PDF《基于MATLAB 下的PID 控制仿真》

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0 0 4年第 4期中国航海塑垒垒文章 编号:1000―4

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3 (

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0 7 7―0

4 N O.

4 De c.

2 004 S e r i a l NO .6

1 基于MAT L AB下的PID控 制仿真白继 平,许德辉(浙江交通 职业 技术学院,浙江杭州311112)摘要:自动 化船 舶 的机 舱设备 热工 参数的定值 控制 系统 多采 用P、 I 、 D 的组 合控制.文 中通 过MATL AB软件用于直 伺服 电机对 单位阶跃 输入的PID控 制进 行 了动态 仿真,显示了不 同作用组 合 和不 同增益设 鼍时的动 态过程,为系统控 制规 律 的选择 和参 数设 定 提供 了依 据.关键 词:船舶 、 舰船 工程 ;

机舱 自动 化;

研究 ;

MA TL A B;

P I D 中图分类号:U6

6 4 .

8 2

1 文献标识码:AMATLAB. Ba s e d PI D Co nt r o l Si m u l at i o n BAI j i ― pi n g. XU De ― h ui ( Z h e j i a n g Vo c a t i o n a l a n d T e c h n i c a l I n s t i t u t e o f Tr a n s p o r t a t i o n ,Ha n g z h o u

3 1

1 1

1 2 ,C h i n a ) Ab s t r a c t :Th e PI D c o mb i n e d c o n t r o l i s a d o p t e d mo s t l y i n t h e c o n s t a n t c o n t r o l s y s t e m o f t h e r m o d y n a mi c p a r a m e t e r s f o r a u t o m o t i v e e n g i n e r o o m e q u i p me n t .A d y n a mi c s i mu l a t i o n o f s t e p i n p u t PI D c o n t r o l wa s c o n d u c t e d b y a p p l y i n g MATLAB i n a DC mo t o r ,wh i c h d i s p l a y s t h e d y n a m i c p r o c e s s u n d e r d i f f e r e n t f u n c t i o n c o mp o s i t i o n s a n d d i f f e r e n t g a i n s e t u p s a n d p r o v i d e s a b a s e f o r s y s t e m c o n t r o l m o d e s e l e c t i o n a n d p a r a me t e r s s e t t i n g. Ke y wo r d s:S h i p,Na v y v e s s e l e n g i n e e r i n g;

En g i n e r o o m a u t o m a t i o n;

Re se a r c h;

M ATLAB;

PI D 船舶机 舱 自动化 中, 热 工参数 的 自动控 制 占有 很大的 比例 , 这些控 制多采 用P、 I 、 D 的组 合 .通 常 情况 下,对系统的动态过程利用微分方程经拉普拉斯变换导出时 间 函数 , 可得到输出量 的时间函数 , 但 要得 到系统的动态响应,特别是增益变化时的动态响应 曲线,其计算量庞大.因而在一般情况下对控制结果很难得到精确的预 见.矩阵实验室(Ma t r i x L a b o r a t o r y , MAT L A B) 软 件是 一个 适用于科 学计算 和工程应用 的数学 软件系 统,历经20多 年的发展,现已是IEEE组织认可的最优 化 的科 技应用软件.该软件具有以下特点:数值运算功 能 强大 ;

编程 环境简单 ;

数据可视 化功能强;

丰富的程序工具箱 ;

可扩展性能强 等. 本文以工程控制中常 用 的直 流伺服电机 的 自动 控制 为例 , 演示 MA TL A B编 程在 自动控 制系统动态仿真中的应 用.1直流伺 服 电机 模型1.1直流伺服电机 的物 理模型… 图1直流伺服 电机 的物 理模 型"一电枢输 入 电压( V) R 一 电枢 电阻 ( 0) L 一 电枢 电感 ( H) " 一感应电动势 ( V) T 一 电机 电 磁转 矩(N・ m) , 一转动惯 量(kg・1TI)B一粘 性阻 尼系数 ( N・ r f i ・ s ) i g 一流过电枢 的 电流 ( A) 口一电机 输 出的转 角( r a d ) 本文所采用的直流伺服电机的物 理模型和参 数如图1所 示.1.2直流电机 的数学模型1.2.1基本方程根据基尔霍夫定律和牛顿第二定律对图1所示的电机列基本方程:收稿日期:2004―04―24作者简 介:白继平 (

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7 6 一),男,山东金 乡县人 , 硕士 研究 生,讲师,主要 从事 船舶管 理及 流体 传动方 向研究 . 维普资讯 http://www.cqvip.com