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计算机控制技术实验指导书

（MATLAB版）

机 电 学 院 杨蜀秦 编

2012-11-19

实验一 连续系统的模拟PID仿真

一、基本的PID控制 在模拟控制系统中，控制器最常用的控制规律是PID控制。模拟PID控制系统原理框图如图1-1所示。

比例r(t)-e(t)微分积分++u(t)y(t)被控对象

图1-1 模拟PID控制系统原理框图

PID控制规律为：

?1 u(t)?kp?e(t)??TI??t0e(t)dt?TDde(t)?? dt??或写成传递函数的形式G(s)???U(s)1??kp?1??TsD? ?E(s)?TIs?Ex1 以二阶线性传递函数

133为被控对象，进行模拟PID控制。输入信号r(t)?sin(2?*0.2t)，2s?25s仿真时取kp?60,ki?1,kd?3，采用ODE45迭代方法，仿真时间10s。

仿真方法一：在Simulink下进行仿真，PID控制由Simulink Extras节点中的PID Controller提供。 仿真程序：ex1_1.mdl，如图1-2所示。

图1-2 连续系统PID的Simulink仿真程序

连续系统的模拟PID控制正弦响应结果如图1-3所示。

图1-3 连续系统的模拟PID控制正弦响应

仿真方法二：在仿真一的基础上，将仿真结果输出到工作空间中，并利用m文件作图。

仿真程序：ex1_2.mdl，程序中同时采用了传递函数的另一种表达方式，即状态方程的形式，其中

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1??0?0?A??,B?,C??10?,D?0，如图1-4所示。 ????0?25??133?m文件作图程序：ex1_2plot.m

close all;

plot(t,rin,'k',t,yout,'k'); xlabel('time(s)'); ylabel('r,y');

二、线性时变系统的PID控制 Ex2 设被控对象为G(s)?K，其中J?20?10sin(6?t),K?400?300sin(2?t)，输入信号2s?Js为0.5sin(2?t)。采用PD控制，取kp?10,ki?0,kd?1。

仿真程序：ex2.mdl，如图1-4和图1-5所示。

图1-4 ex2的Simulink程序

图1-5 Simulink子系统

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