PID設(shè)計(jì)的Simulink動(dòng)態(tài)仿真課件.ppt

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1、Simulink的動(dòng)態(tài)仿真Simulink的動(dòng)態(tài)仿真Simulink中的“Simu”一詞表示可用于計(jì)算機(jī)仿真，而“Link”一詞表示它能進(jìn)行系統(tǒng)連接，即把一系列模塊連接起來(lái)，構(gòu)成復(fù)雜的系統(tǒng)模型。作為MATLAB的一個(gè)重要組成部分，Simulink由于它所具有的上述的兩大功能和特色，以及所提供的可視化仿真環(huán)境、快捷簡(jiǎn)便的操作方法，而使其成為目前最受歡迎的仿真軟件。特點(diǎn)：易學(xué)易懂，能夠依托MATLAB提供的豐富的仿真資源。本章主要介紹Simulink的基本功能和基本操作方法，并通過(guò)舉例介紹如何利用Simulink進(jìn)行系統(tǒng)建模和仿真1.通訊與衛(wèi)星系統(tǒng)；3.生物系統(tǒng)；5.汽車(chē)系統(tǒng)；7.控制

2、系統(tǒng)。2.航空航天系統(tǒng)；4.船舶系統(tǒng)；6.金融系統(tǒng)；Simulink的應(yīng)用領(lǐng)域Simulink基本操作利用Simulink進(jìn)行系統(tǒng)仿真的步驟是：1、啟動(dòng)Simulink，打開(kāi)Simulink模塊庫(kù)；2、打開(kāi)空白模型窗口；3、建立Simulink仿真模型；4、設(shè)置仿真參數(shù)，進(jìn)行仿真；5、輸出仿真結(jié)果。1、啟動(dòng)Simulink，打開(kāi)Simulink模塊庫(kù)單擊MATLABCommand窗口工具條上的Simulink圖標(biāo)，或者在MATLAB命令窗口輸入simulink，即彈出圖示的模塊庫(kù)窗口界面(SimulinkLibraryBrowser)。該界面右邊的窗口給出Simulink所有的子模

3、塊庫(kù)。常用的子模塊庫(kù)有Sources(信號(hào)源)；Sink(顯示輸出)；Continuous(線(xiàn)性連續(xù)系統(tǒng))；Discrete（線(xiàn)性離散系統(tǒng))；Function&Table（函數(shù)與表格)；Math(數(shù)學(xué)運(yùn)算)；Discontinuities(非線(xiàn)性)；Demo（演示）等。2、打開(kāi)空白模型窗口模型窗口用來(lái)建立系統(tǒng)的仿真模型。只有先創(chuàng)建一個(gè)空白的模型窗口，才能將模塊庫(kù)的相應(yīng)模塊復(fù)制到該窗口，通過(guò)必要的連接，建立起Simulink仿真模型。也將這種窗口稱(chēng)為Simulink仿真模型窗口。以下方法可用于打開(kāi)一個(gè)空白模型窗口：1.在MATLAB主界面中選擇【File:New?Model】菜單項(xiàng)；

4、2.單擊模塊庫(kù)瀏覽器的新建圖標(biāo)；3.選中模塊庫(kù)瀏覽器的【File:New?Model】菜單項(xiàng)。所打開(kāi)的空白模型窗口如圖所示：3、建立Simulink仿真模型Simulink模型窗口下仿真步驟仿真運(yùn)行和終止：在模型窗口選取菜單【Simulation:Start】，仿真開(kāi)始，至設(shè)置的仿真終止時(shí)間，仿真結(jié)束。若在仿真過(guò)程中要中止仿真，可選擇【Simulation:Stop】菜單。也可直接點(diǎn)擊模型窗口中的（或）啟動(dòng)（或停止）仿真。4、設(shè)置仿真參數(shù)，進(jìn)行仿真Simulink環(huán)境下的仿真參數(shù)對(duì)話(huà)框點(diǎn)擊Simulink模型窗simulation菜單下的Parameters命令，彈出仿真參數(shù)對(duì)話(huà)框

5、如右圖所示。它共有5頁(yè)，用得較多的主要是Solver頁(yè)和WorkspaceI/O頁(yè)，簡(jiǎn)介如下：Solver頁(yè)包括Simulationtime（仿真時(shí)間Starttime（仿真開(kāi)始時(shí)間）Stoptime（仿真終止時(shí)間Solveroptions（仿真算法選擇）ErrorTolerance（誤差限度）Outputoptions(輸出選擇項(xiàng))WorkspaceI/O頁(yè)包括LoadfromworkspaceSavetoworkspaceSaveoptions（存儲(chǔ)選項(xiàng)）下為示波器應(yīng)用示例。改變示波器scope參數(shù)設(shè)置parameters選項(xiàng)中的Numberofaxes值為3，則Simulin

6、k仿真模型如左圖所示，示波器輸入為3（Y軸個(gè)數(shù)為3）。右圖為該示波器顯示的三路輸入信號(hào)的波形.連續(xù)系統(tǒng)的Simulink仿真(以PID控制為例)下面簡(jiǎn)單介紹下PID系統(tǒng)的各項(xiàng)基本結(jié)構(gòu)比例（P）控制：GC(s)=KP比例系統(tǒng)只改變系統(tǒng)的增益而不影響相位，它對(duì)系統(tǒng)的影響主要反映在系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)誤差和穩(wěn)定上。增大比例系數(shù)，可提高系統(tǒng)的開(kāi)環(huán)增益，減小系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)誤差，從而提高系統(tǒng)的控制精度，但這會(huì)降低系統(tǒng)的相對(duì)穩(wěn)定性，甚至可能造成閉環(huán)系統(tǒng)的不穩(wěn)定。P控制對(duì)系統(tǒng)影響的實(shí)例：系統(tǒng)的模擬框圖示波器顯示圖形由上圖及右圖可以看出，隨著KP的增大，系統(tǒng)的響應(yīng)速度，超調(diào)量，調(diào)節(jié)時(shí)間也隨著增加。但當(dāng)KP增大到一

7、定值后，閉環(huán)系統(tǒng)將趨于不穩(wěn)定。比例積分（PI）控制具有積分控制規(guī)律的控制為積分（I）控制，其傳遞函數(shù)為：GC(s)=KI/S通常，采用積分控制對(duì)系統(tǒng)而言是加入了極點(diǎn)，對(duì)系統(tǒng)響應(yīng)而言是可以消除穩(wěn)態(tài)誤差，但這對(duì)瞬時(shí)響應(yīng)會(huì)造成不良影響，甚至造成不穩(wěn)定，因此，積分控制一般不單獨(dú)使用，通常結(jié)合比例控制器構(gòu)成比例積分（PI）控制器。PI控制的主要特點(diǎn)是可以提高系統(tǒng)型別，改善系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)性能，減小系統(tǒng)的阻尼程度。PI控制對(duì)系統(tǒng)影響的實(shí)例：系統(tǒng)模擬框圖示波器顯示圖形由上圖及右圖可以看出