simulink PID控制

文章介绍了如何对非线性系统进行线性化处理,通过使用ModelLinearizer工具在MATLAB中分析系统的阶跃响应,并探讨了线性化在不同输入下的效果。接着,文章讨论了开环与闭环控制的区别,并重点讲解了PID控制器的运用及参数微调方法,提供了通过双击PIDblock进行自动调整的步骤。最后,文章以一个包含角加速度的物理模型为例,展示了PID控制的应用。

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系列文章目录



前言

  1. 将非线性系统近似线性化
  2. PIDblock与微调

提示:以下是本篇文章正文内容,下面案例可供参考

一、非线性系统线性化

  • 非线性系统输入电流与电机带动物体位移的关系:
    在这里插入图片描述
    其输入的电流值与最终输出的位移值为非线性关系.
  1. 在APP标签页下点击""![在这里插入图片描述](https://img-blog.csdnimg.cn/097116de866e45b7bd8bf57636cc5d29.png), 将需要线性化的系统的输入输出分别设置为在这里插入图片描述
  2. APPS->Model Linearizer。在SETUP 中设置操作点 这里t=4.5, 然后点击step,会在工作区显示出阶跃响应曲线。将Linear Analysis Workspace中的linsys拖拽至MATLAB Workspace。
    在这里插入图片描述
  3. 添加LTI system模块,将LTI system variable替换为之前新增的变量,比较系统线性化后与原系统的输出
    在这里插入图片描述
    当把输入从原来的1改为10后,次线性系统失效
    在这里插入图片描述
    更多与系统线性化相关的模块参考可参考相关文档
    在这里插入图片描述
    在Model Linearizer窗口中可单击图像空白处查看:
  • 上升时间
  • 超调量
  • 达到稳态的时间
  • 稳态值

原理

非线性函数的切线处可近似线性化切点附近
在这里插入图片描述

二、反馈控制

开环控制

在这里插入图片描述

反馈or闭环控制

在这里插入图片描述
在这里插入图片描述

PID Controller

在这里插入图片描述

PID微调

双击PIDblock打开对话框,右下边点击tune即可对PID参数进行调整
在这里插入图片描述

案例

m L 2 θ ¨ = τ − m g L s i n θ − k d θ ˙ mL^2\ddot \theta = \tau - mgLsin\theta - k_d \dot \theta mL2θ¨=τmgLsinθkdθ˙
在这里插入图片描述


总结

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