基于MATLAB的数字PID直流电机调速系统
基于MATLAB的直流调压调速控制系统的仿真
三、MATLAB仿真环境搭建
MATLAB提供了Simulink仿真工具，可以方便地进行控制系统的建模和仿真。在搭建直流调压调速控制系统的仿真环境时，首先需要对电机的特性进行建模，包括电机的电动力学方程、电机的转矩-转速特性曲线等。然后，设计控制器的结构和参数，通过Simulink建立相应的控制模型，最后进行仿真验证。MATLAB还提供了丰富的工具箱和函数库，如控制系统工具箱、电机控制工具箱等，能够方便地进行控制系统设计和分析。
2. 控制系统模型
在直流调压调速控制系统中，控制器起着至关重要的作用。常见的控制器包括PID控制器和模糊控制器。这些控制器可以根据电动机的工作状态和需求信号进行控制，实现对电动机速度和输出电压的精准控制。在进行仿真时，需要将控制器的数学模型结合到整个系统中，以实现对电动机的系统级控制。
在MATLAB中进行直流调压调速控制系统的仿真时，可以利用Simulink工具箱进行建模和仿真。Simulink是MATLAB的一个附加工具箱，提供了丰富的模块和功能，可以方便地对控制系统进行仿真和分析。以下是基于MATLAB的直流调压调速控制系统的仿真步骤：
五、实验结果与分析
通过MATLAB的仿真实验，我们可以得到直流调压调速控制系统的性能指标，如电机的转速曲线、电机的输出功率曲线等。根据仿真结果，我们可以对控制系统进行性能分析和优化，调整控制器的参数，改进控制策略，提高系统的稳定性和响应性能。通过仿真实验可以验证控制系统的设计是否满足实际要求，指导工程实践中的系统调试和优化。
基于MATLAB的直流调压调速控制系统的仿真
基于MATLAB的直流调压调速控制系统的仿真直流调压调速控制系统是一种常见的电力系统的调节器，在电力系统和机械驱动系统中广泛应用。
本文将介绍一种基于MATLAB的直流调压调速控制系统的仿真方法。
直流调压调速控制系统由电源、可调速直流电动机、电动机控制器及传感器组成。
调压调速控制系统的目标是实现恒定的速度和恒定的输出电压。
我们需要建立直流电动机的数学模型。
直流电动机的数学模型可以使用电机的等值电路模型来表示。
在这个模型中，各个元件由其等值电阻、电感和电压源表示。
通过建立电动机的等效电路模型，可以通过MATLAB对电动机的工作进行仿真。
然后，我们需要建立电动机控制器的数学模型。
电动机控制器的数学模型通常可以采用传统的PID控制器来表示。
PID控制器包括比例项、积分项和微分项。
通过设置适当的PID参数值，可以调节电动机的输出电压和速度。
接下来，我们需要建立电动机的传感器模型。
传感器用于检测电动机的实际输出电压和速度，并将其与设定值进行比较。
根据比较结果，控制器将调整输出电压和速度。
在MATLAB环境中进行仿真。
在仿真中，我们可以设置电动机的初始条件和设定值，并将其传递给控制器。
通过仿真可以观察和分析电动机的输出电压和速度的变化情况，以及控制器的响应时间和稳定性。
通过以上步骤，我们可以使用MATLAB对直流调压调速控制系统进行仿真研究。
在仿真中，可以通过调整控制器参数和传感器模型，以及改变设定值和初始条件，来观察系统的响应和性能。
仿真结果可以帮助我们设计和优化直流调压调速控制系统，提高系统的稳定性和性能。
基于MATLAB的直流调压调速控制系统的仿真方法可以帮助我们研究和优化电力系统和机械驱动系统的性能，提高系统的稳定性和可靠性。
这种仿真方法在电气工程和自动化领域有着广泛的应用前景。
基于MATLAB的直流调压调速控制系统的仿真
基于MATLAB的直流调压调速控制系统的仿真本文将介绍基于MATLAB的直流调压调速控制系统的仿真实验。
直流调压调速系统是一种常见的电力控制系统，广泛应用于工业生产和家用电器中。
该系统通过对电机供电电压和电流的控制，可以实现电机的转速、转矩等特性的调整。
本文主要涉及直流电机的调速控制，介绍PID控制算法在直流调速系统中的应用，并通过MATLAB仿真实验验证控制系统的性能。
直流调速控制系统由电机、电源、测量元件、控制器和执行元件等组成。
其中，电源提供电机运行所需的电源，测量元件用于实时测量电机运行状态，控制器根据测量结果和设定值进行控制，执行元件则根据控制信号驱动电机转速和转矩。
在直流调速控制系统中，PID控制器是最常用的一种控制算法，其主要通过比较设定值和实际值之间的误差，进行控制输出，从而调整电机的运行状态。
MATLAB软件是一种用于科学计算、数据可视化和算法开发的高级语言和交互式环境。
在直流调速控制系统仿真实验中，MATLAB提供了丰富的工具箱和函数库，可用于模拟电机运行状态、控制器设计和仿真实验模拟等方面。
接着，需要设计PID控制器参数。
PID控制器的参数包括比例系数Kp、积分系数Ki和微分系数Kd。
这些参数的设置对控制器的性能有重要影响，需要根据具体的需求进行调整。
在实验中，采用试控法设计PID控制器，即根据试验结果逐步调整控制器参数，使得系统的运行状态达到最佳效果。
最后，进行控制系统仿真实验。
在仿真实验中，需要设置适当的工作条件和控制器参数，观察电机的运行状态和控制器输出，评估控制系统的性能。
实验结果表明，PID控制器可以实现电机的精确调速和稳定控制，在实际应用中有较广泛的应用前景。
综上所述，基于MATLAB的直流调压调速控制系统的仿真实验可以有效地模拟电机运行状态、控制器设计和控制系统的性能评估。
通过该实验可以更深入地了解直流调速控制系统的工作原理和控制算法，并为实际应用提供有益的参考。
基于MATLAB的直流电动机调速系统的研究
题目：基于MATLAB的直流电动机调速系统的研究基于MATLAB的直流电动机调速系统的研究摘要速度和电流双闭环直流调速系统(简称双闭环调速系统)是由电流和转速两个调节器进行综合调节的，可获得良好的静、动态性能。
本文通过一个直流电动机双闭环调速系统实例，就如何利用MATLAB软件的仿真功能对系统进行分析做一些探讨，对系统的设计和改进具有一定的参考意义。
本文实现了双闭环直流调速系统的设计，实验结果可以准确、直观的观察转速-电流双闭环调速系统的启动过程，取得了较好的效果。
关键词：直流电机；调速；双闭环；PID控制；MATLAB仿真Dc motor speed control system based on matlabABSTRACTSpeed and current dual-loop DC speed control system (referred to as double-loop speed control system) is a comprehensive regulation by both current and speed regulator, get a good static and dynamic performance. By a DC motor, double loop speed control system instance, on how to use MATLAB software simulation capabilities to do some research to analyze the system, the design and improvement of the system has a certain reference.In this paper, the design of the double closed loop DC motor system is presented, and the experimental results can be accurately visual observation speed-the current double closed loop speed regulation system of the start-up process and good results have been achieved.Key words：DC motor；speed adjustment；double closed loop；PID control；MATLAB simulation目录1 绪论 (1)1.1 课题来源及意义 (1)1.2 国内外发展现状 (1)1.3 研究目标及内容 (2)1.3.1 研究目标 (2)1.3.2 研究内容 (2)2 MATLAB介绍 (3)2.1 MATLAB介绍 (3)2.1.1 MATLAB简介 (3)2.1.2 MATLAB产生的历史背景 (3)2.1.3 MATLAB的特点 (3)2.2 控制系统仿真中常用的函数介绍 (3)2.3 MATLAB工具箱及SIMULINK简介 (4)3 电流环转速环设计 (5)3.1 电流环设计 (5)3.1.1 电流环参数设计 (5)3.1.2 电流调节器作用 (6)3.2 转速环设计 (6)3.2.1 转速环参数设计 (6)3.2.2 转速调节器作用 (7)4 MATLAB仿真 (8)4.1 电流环仿真 (8)4.1.1 频域分析 (8)4.1.2 阶跃响应分析 (9)4.2 转速环仿真 (10)4.2.1 频域分析 (10)4.2.2 阶跃响应分析 (11)4.3 双闭环直流调速系统（综合）的设计仿真 (12)5 总结与展望 (13)参考文献 (15)致谢 (15)附录 (15)1绪论1.1课题来源及意义控制理论的研究对象是系统，从系统控制理论的角度，系统即为由相互关联和相互制约的若干“部分”所组成的具有特定功能的一个“整体”[1]。
基于MATLAB的直流电机双闭环调速系统的设计与仿真
基于MATLAB的直流电机双闭环调速系统的设计与仿真直流电机双闭环调速系统是一种常见的控制系统，常用于工业生产中对电机速度的精确控制。
本文将基于MATLAB软件进行直流电机双闭环调速系统的设计与仿真，包括系统设计、参数设置、控制策略选择、系统仿真以及性能分析等方面。
文章将以1200字以上的篇幅进行详细阐述。
一、系统设计直流电机双闭环调速系统由速度环和电流环构成。
速度环控制系统的输入为速度设定值和电机实际速度，输出为电机期望电压；电流环控制系统的输入为速度环输出的电压和电机实际电流，输出为电机实际电压。
通过控制电机的期望电压和实际电压，达到对电机速度的调控。
二、参数设置在进行系统仿真之前，需要确定系统中各个参数的值。
包括电机的额定转矩、额定电压、电感、电阻等参数，以及控制环节的比例增益、积分增益、微分增益等参数。
这些参数的选择会影响系统的稳定性和动态性能，需要根据实际情况进行调整。
三、控制策略选择常见的控制策略包括PID控制、PI控制、PD控制等。
在直流电机双闭环调速系统中，可以选择PID控制策略。
PID控制器由比例环节、积分环节和微分环节组成，可以提高系统的稳定性和响应速度。
四、系统仿真在MATLAB中进行直流电机双闭环调速系统的仿真，可以使用Simulink模块进行搭建。
根据系统设计和参数设置，搭建速度环和电流环的控制器，连接电机实际速度和电机实际电流的反馈信号，输入速度设定值和电机期望电流，输出电机期望电压。
通过仿真可以得到系统的动态响应曲线，评估系统的性能。
五、性能分析在仿真结果中，可以分析系统的静态误差、超调量、调整时间等指标，评估系统的控制性能。
通过参数调整和控制策略更改等方式，可以优化系统的控制性能，使系统达到更好的调速效果。
总结：本文基于MATLAB软件对直流电机双闭环调速系统进行了设计与仿真。
通过系统设计、参数设置、控制策略选择、系统仿真以及性能分析等步骤，可以得到直流电机双闭环调速系统的动态响应曲线，并通过参数调整和控制策略更改等方式，优化系统的控制性能。
基于Matlab的直流电机速度控制
系统仿真课程设计报告设计题目：基于Matlab的直流电机速度控制专业：自动化学生姓名：班级学号：指导教师：开课日期2013年 7 月 1 日至2013年 7 月 13 日南京邮电大学自动化学院一、课程设计题目控制系统的执行机构常用直流电机来驱动，电路和原理示意图如下所示其开环传递函数为()()0001.0)15.0)(1.001.0(01.02+++=+++=s s K R Ls b Js K Vθ ，请用时域分析方法设计PID 控制器，使系统满足下列性能指标要求：当仿真输入是单位阶跃信号时，电机输出转速调整时间小于2秒，超调小于5％，稳态误差小于1％。
要求给出详细的设计步骤，matlab 源码及仿真曲线。
二、实验原理本报告首先介绍了直流电动机的物理模型，并测量计算了它的具体参数。
然后根据牛顿第二定律和回路电压法分别列写运动平衡方程式和电机电枢回路方程式，从而通过一些数学变换抽象出了以电压为输入、转速为输出、电流和转速为状态变量的数学模型。
借助MATLAB 设计simulink 模块调整PID 模块的各项系数，使系统的阶跃响应达到了设计指标。
1、建立该系统的时域数学模型 由克希霍夫定律得：V=R*i+L d id t+e直流电机转矩和电枢电流关系为T=Kt*I电枢旋转产生反电动势与旋转运动角速度的关系为e=K e dθd tk e =ki=k由牛顿定律，转子力矩平衡关系为T i=k i∗iT=k i∗i lJ∗s∗θ+b∗θ=T i−T其中，T：负载转矩，i l：负载电流V(s)=R*I(s)+L*sI(s)+E(s)拉式变换：E=Keθ(s)Jsθ(s)+bθ(s)=K i I(s)−K t I l(s)划去中间变量得：θ(s) v(s)=KLJs2+(Lb+RJ)s+Rb+k i k e开环传递函数为：G(s)=θ(s)v(s)=10.5s2+6s+10.012、PID控制器的功能比例环节：Kp增大等价于系统的开环增益增加，会引起系统响应速度加快，稳态误差减少，超调量增加。
基于MATLAB的直流调压调速控制系统的仿真
基于MATLAB的直流调压调速控制系统的仿真1. 引言1.1 研究背景直流调压调速系统作为电力电子领域中的重要研究方向，其控制技术的研究一直备受关注。
随着工业自动化的发展和能源需求的增加，直流调压调速系统在工业控制和电力传输中发挥着重要作用。
传统的直流调压调速系统在控制精度、响应速度和稳定性方面存在一定的不足，因此需要不断改进和优化。
在这样的背景下，基于MATLAB的直流调压调速控制系统的仿真研究变得尤为重要。
利用MATLAB这一强大的工具，研究人员可以对系统进行建模、设计控制器、分析系统稳定性并进行仿真验证，从而实现对系统性能的优化和提升。
本文旨在通过对直流调压调速控制系统的建模、PID控制器设计与仿真、系统稳定性分析、参数优化与性能评价以及系统仿真结果分析等方面进行研究，进一步探讨如何通过MATLAB工具来实现直流调压调速系统的优化和控制。
希望通过本文的研究，能够为直流调压调速系统的控制技术研究提供一定的参考和借鉴，促进该领域的发展与进步。
1.2 研究目的直流调压调速控制系统是电气工程中常见的控制系统，在工业生产和实验研究中有着广泛的应用。
研究的目的在于通过MATLAB进行仿真，探究系统的建模、PID控制器设计、系统稳定性分析、参数优化以及性能评价等方面的问题。
通过深入研究直流调压调速控制系统的各种特性及其影响因素，可以更好地理解控制系统的工作原理和性能特点，为实际工程应用提供指导。
通过仿真实验，可以降低实验成本、提高实验效率，并能够在设计过程中进行多次调试和优化，从而得到更加理想的控制效果。
研究直流调压调速控制系统的仿真具有重要的现实意义和理论价值。
通过本研究的深入探讨，不仅可以加深对控制系统理论的理解，还可以为工程实践提供有益的借鉴和指导。
1.3 研究意义直流调压调速控制系统作为工业控制领域中的重要组成部分，其研究具有重要的理论价值和实际应用意义。
首先，在工业生产中，直流调压调速控制系统广泛应用于电动机、风电变流器、UPS电源等设备中，能够实现对电压和速度的精确控制，提高设备的运行效率和稳定性。
基于MATLAB的数字PID直流电机调速系统
基于MATLAB的数字PID直流电机调速系统本文主要研究基于MATLAB的数字PID直流电机调速系统。
直流电机是工业生产中常用的电机，其调速系统对于保证生产效率和质量至关重要。
因此，研究直流电机调速系统的控制方法和参数设计具有重要意义。
本文将首先介绍直流电机的数学模型和调速系统的工作原理，然后探讨常规PID控制器的设计方法和参数控制原理，最后通过MATLAB仿真实验来研究数字PID控制器的设计和应用。
2 直流电机调速系统的数学模型直流电机是一种常见的电动机，其数学模型可以用电路方程和动力学方程来描述。
电路方程描述了电机的电气特性，动力学方程描述了电机的机械特性。
通过这两个方程可以得到直流电机的数学模型，为后续的控制器设计提供基础。
3 直流电机调速系统的工作原理直流电机调速系统是通过控制电机的电压和电流来改变电机的转速。
其中，电压和电流的控制可以通过PWM技术实现。
此外，还可以通过变换电机的电极连接方式来改变电机的转速。
直流电机调速系统的工作原理是控制电机的电压和电流，从而控制电机的转速。
4 常规PID控制器的设计方法和参数控制原理常规PID控制器是一种常见的控制器，其控制原理是通过比较实际输出值和期望输出值来调整控制器的参数，从而实现控制目标。
常规PID控制器的参数包括比例系数、积分系数和微分系数，这些参数的选取对于控制器的性能有重要影响。
常规PID控制器的设计方法是通过试错法和经验公式来确定参数值。
5 数字PID控制器的设计和应用数字PID控制器是一种数字化的PID控制器，其优点是精度高、可靠性强、适应性好。
数字PID控制器的设计方法是通过MATLAB仿真实验来确定控制器的参数值。
数字PID控制器在直流电机调速系统中的应用可以提高系统的控制精度和稳定性。
6 结论本文主要研究了基于MATLAB的数字PID直流电机调速系统，介绍了直流电机的数学模型和调速系统的工作原理，探讨了常规PID控制器的设计方法和参数控制原理，最后研究了数字PID控制器的设计和应用。
基于MATLAB的直流调压调速控制系统的仿真
基于MATLAB的直流调压调速控制系统的仿真本文将介绍基于MATLAB的直流调压调速控制系统的仿真。
直流调压调速控制器是一种常见的工业控制器。
在某些工业环境下，电机的转速和负载的变化需要由直流电机进行自动调整。
为了实现这个功能，需要用到直流调压调速控制系统。
对于大多数直流电机的应用来说，目标是精确地调整电机的转速并保持工作状态的稳定。
调节电机的转速需要对电机的所需磁场强度进行精确定义。
磁场强度的调整可以通过改变电机的额定电压来实现。
调节电机的负载需要改变电机的电流。
为了控制电机的转速和负载，需要通过控制电压和电流来实现。
在本文中，我们将演示如何使用MATLAB来模拟直流调压调速控制系统。
首先，需要建立模型。
模型的实现需要输入直流电源，与之并联的电机和控制器。
需要考虑电机的机械负载和电机本身的内阻。
控制器将根据设置的目标转速和负载来控制电机的电压和电流。
其次，需要选择适当的控制方法。
控制方法可以分为开环控制和闭环控制两种。
开环控制是将电压和时间作为输入，并根据预设的参数和控制算法来输出电机的电压和电流。
闭环控制是通过测量电机的实际转速和负载来调整电机的电压和电流，从而使其逼近预设值。
在实际应用中，通常使用闭环控制。
最后，需要设置实验参数并进行仿真。
实验参数包括直流电源和电机的额定电压、电阻和电感，以及控制器的控制参数。
仿真过程中，需要记录电机的转速、电压和电流参数，并对其进行分析和优化。
在进行仿真前，需要安装MATLAB和Simulink软件。
以下是MATLAB代码示例：```%% Define motor parametersRa = 2; % armature resistance in ohmsLa = 0.5e-3; % armature inductance in HJ = 2.5e-6; % rotor moment of inertia in kg*m^2B = 0.5e-6; % rotor viscous damping in N*m*s/rad%% Simulate the systemsim('dc_motor_control');```Simulink模型可以包括以下组件：- 直流电源模块- 直流电机模块- 控制器模块- 仿真时钟模块控制器模块可以使用PID控制器或其他类型的控制器。
基于MATLAB的直流调压调速控制系统的仿真
基于MATLAB的直流调压调速控制系统的仿真直流调压调速控制系统是一种常见的工业控制系统，广泛用于电力系统、电机驱动系统等领域。
MATLAB是一种功能强大的数学软件，可以用于建立系统的数学模型，进行仿真和控制算法的设计。
在直流调压调速控制系统中，主要包括两个部分：调压环节和调速环节。
调压环节用于控制直流电压的大小，而调速环节则用于控制直流电机的转速。
需要建立直流调压调速系统的数学模型。
以调压环节为例，可以根据直流调压系统的电路特性，建立其数学模型。
假设直流调压调速系统的输入电压为Vin，输出电压为Vout，输入电流为Iin，输出电流为Iout，则可以得到以下数学模型：Vout = K1 * Vin - K2 * IoutK1和K2分别为系统的增益参数。
接下来，需要设计调压环节的控制算法。
常见的控制算法包括比例控制、积分控制和PID控制。
假设调压环节的控制信号为U，设定电压为Vref，则可以得到以下控制算法：U = Kp * (Vref - Vout) + Ki * ∫(Vref - Vout)dt + Kd * d(Vref - Vout)/dtKp、Ki和Kd分别为比例、积分和微分参数。
然后，可以使用MATLAB进行系统仿真。
需要在MATLAB中定义系统的参数和控制算法。
然后，可以使用SIMULINK工具箱来建立系统的模型，连接各个模块，并设置输入电压和负载。
可以运行模型，观察系统的输出结果，评估系统的性能。
在仿真过程中，可以根据不同的需求和控制策略，调整系统的参数和控制算法，进行参数优化和性能改进。
基于MATLAB的直流调压调速控制系统的仿真可以帮助工程师和研究人员进行系统设计和性能评估，提高系统的稳定性和可靠性。
通过仿真还可以节省成本和时间，快速验证和优化控制算法。
基于MATLAB的直流调压调速控制系统的仿真
基于MATLAB的直流调压调速控制系统的仿真
直流调压调速控制系统是工业中常见的一种控制系统，其可用于电机调速、电压调节等应用。
本文将基于MATLAB软件进行直流调压调速控制系统的仿真，包括建立数学模型、控制策略设计、仿真实现等。
需要建立直流调压调速控制系统的数学模型。
直流电机的数学模型由电动势方程、电流方程和机械方程组成。
电动势方程描述了电机的电动势与电流之间的关系，一般可表示为：
\[E = K_φω\]
E为电动势，K_φ为反电动势常数，ω为转速。
电流方程表示了电流与电压之间的关系，一般为：
\[U_a = R_aI + L_a\frac{dI}{dt} + E\]
U_a为电压，R_a为电阻，L_a为电感。
在建立了直流调压调速控制系统的数学模型后，需要设计相应的控制策略。
通过电压闭环控制实现电压的调节。
这可以通过PID控制实现，其中PID控制器的输出作为输入电压U_a，目标电压为给定的电压值。
将电压闭环控制和转速闭环控制结合起来，形成直流调压调速控制系统。
在MATLAB软件中，可以使用Simulink进行直流调压调速控制系统的仿真。
根据上述的数学模型，建立相应的模型图。
然后，在模型图中添加PID控制器和给定的电压、转速参考信号等输入。
根据设计的控制策略，调整PID控制器的参数。
运行仿真并观察系统的响应。
通过仿真实验，可以验证直流调压调速控制系统的性能，并根据需要进行参数调整和系统优化。
基于MATLAB的直流调压调速控制系统的仿真
基于MATLAB的直流调压调速控制系统的仿真一、直流调压调速控制系统的原理直流调压调速控制系统主要由电压控制回路和速度控制回路组成。
电压控制回路用于控制电动机的电压，从而实现电动机的调压；速度控制回路用于调整电动机的转速，实现电动机的调速。
电压控制回路和速度控制回路之间是相互联系的，二者协同工作才能使电动机达到预定的工作状态。
在本文的仿真中，我们将重点关注电压控制回路和速度控制回路的设计和性能。
二、仿真模型的建立在MATLAB中，我们可以通过Simulink工具建立直流调压调速控制系统的仿真模型。
我们需要建立电动机的数学模型，包括转矩方程、速度方程和电压方程；我们需要设计电压控制回路和速度控制回路的控制算法和参数。
将电动机模型和控制回路结合在一起，形成直流调压调速控制系统的仿真模型。
三、电压控制回路的仿真分析电压控制回路的主要任务是根据速度控制回路的信号要求，生成电压信号并送往电动机，控制电动机的转矩。
在仿真中，我们可以通过改变输入信号的幅值和频率，观察电压控制回路的响应特性，比如超调量、调节时间等。
我们也可以通过引入一些干扰信号，例如负载扰动，来观察电压控制回路的抗扰性能。
通过仿真分析，我们可以得出电压控制回路设计的满意度和稳定性。
五、整体系统的仿真分析经过对电压控制回路和速度控制回路的单独仿真分析后，我们可以将两者结合在一起，形成整体的直流调压调速控制系统的仿真模型。
通过整体系统的仿真分析，我们可以评估控制系统的性能和稳定性。
我们可以观察系统在不同工作状态下的响应特性，比如启动、调压和调速的过程中的响应速度、控制精度和稳定性。
我们也可以引入一些复杂的工况和干扰信号，例如负载变化和电网故障，来观察整体系统的鲁棒性和抗干扰能力。
通过仿真分析，我们可以评估整体系统的设计合理性和可靠性。
六、结论通过MATLAB的仿真分析，我们可以对直流调压调速控制系统的性能和稳定性进行全面评估。
我们可以深入了解电压控制回路和速度控制回路的设计和性能，找出设计的不足和改进的方向。
基于 MATLAB 的数字 PID 直流电机调速系统的实现
基于MATLAB 的数字PID 直流电机调速系统的实现PID 控制由于算法简单、鲁棒性好和可靠型高等特点，被广泛应用于工业控制中。
但在实际的应用中会遇到被控对象传递函数难确定、PID 参数难调节等问题。
本文以直流电机调速系统为例，给出直流电机传递函数，以及PID 参数的整定方法。
通过PID 参数的整定得到连续的PID 参数，离散化连续PID 便可获取数字PID 方程，最终在计算机上实现直流电机的高效、快速、稳定的调速。
直流电机的数学模型直流电机的数学模型计算是直流调速系统设计的重要环节，这里利用传统方法求解直流电机的数学模型，根据直流电机的电气方程和机械特性方程可以求得直流电机的数学模型直流电机的电气方程：直流电机的机械方程：(1)式中Ce 为电机电势系数；(2)式中T=Ctia,J 为折算到电动机轴上的转动惯量。
对(1)式、(2)式进行拉普拉斯变换便可得到直流电机转速相对于输入电压的传递函数为：(3)式中机械时间常数Tm=JRa/CeCT；电气时间常数Ta=La/Ra。
比较(3)式可知，直流电机的传递函数是一个二阶无滞后传递函数。
二阶无滞后传递函数模型：由于Ta<<Tm，所以近似认为Tm+Ta≈Tm,K=1/Ce。
对于(4)式，输入幅度为a 的阶跃信号，阶跃信号的时域响应为：2 利用传统方法求直流电机模型参数直流电机模型参数的经验公式电机电枢内阻：电机电势系数：电枢电感：(7)式中p 为极对数。
电机输出额定转矩：转矩系数：电气时间常数：机械时间常数：选取一直流电动机为例，其铭牌参数如表 1 所示。
利用这些参数，可得Ra=1.812Ω，Ce=0.56V·s/rad，La≈0.235H，Me=5.3N·m，CT=0.51 N·m/A , Ta=0.0129s，Tm=0.13s。
将Tm、Ta、Ce 代入(3)式可得传递函数为：利用MATLAB/Simulink 仿真出单位阶跃信号的响应曲线如图1 所示。
基于MATLAB的直流调压调速控制系统的仿真
基于MATLAB的直流调压调速控制系统的仿真直流调压调速系统是一种常见的电气控制系统，广泛应用于工业领域中。
在直流调压调速系统中，直流电机作为执行器，通过对电机的电压进行调节，可以实现对电机的速度、扭矩等参数的控制。
本文基于MATLAB平台对直流调压调速系统进行了仿真分析，包括建立系统模型、设计控制系统、进行性能分析等方面。
一、直流调压调速系统模型的建立直流调压调速系统可以简化为如下模型：e(t)--->u(t)--->Gv(s)---->X(s)----->e(t)是输入信号，表示期望电机速度；u(t)是输出信号，表示电机输出的转矩；Gv(s)是电机的传递函数，表示电机的速度与输入电压的关系；X(s)是控制系统的输出信号，表示根据输入信号e(t)和反馈信号u(t)计算得出的输出。
电机的传递函数Gv(s)可以通过实验测定或者理论计算得到，其具体形式为：Gv(s) = K / (Js+b)K是电机的增益；J是电机的惯性矩；b是电机的摩擦系数。
二、直流调压调速系统的控制器设计对于直流调压调速系统，可以采用比例-积分-微分（PID）控制器来控制电机的速度。
PID控制器的输出计算式为：u(t) = Kp * e(t) + Ki * ∫e(t) * dt + Kd * de(t)/dtKp、Ki、Kd分别是比例、积分、微分控制器的参数，e(t)是输入信号与输出信号之差，de(t)/dt是e(t)的导数。
在MATLAB中，可以使用pid函数设计PID控制器，并使用feedback函数将控制器与直流调压调速系统进行连接。
具体步骤如下：1. 建立直流调压调速系统的模型；2. 调用pid函数，设计PID控制器，并设置控制器的参数；3. 调用feedback函数，将控制器与直流调压调速系统进行连接；4. 设计输入信号e(t)；5. 运行模拟程序，观察系统的输出信号u(t)。
三、直流调压调速系统的性能分析在直流调压调速系统的仿真中，可以通过观察系统的输出信号u(t)来评估系统的性能。
全过程基于MATLAB的直流电机调速系统快速设计
２ ０１ ４年 １ ２月
计 算
技
术
与 自 动
化
Ｖ０ １ ． ３ ３． Ｎｏ ． ４
Ｄｅ ｃ ．２ ０ １ ４
Ｃｏ ｍｐ ｕ ｔ ｉ ｎ ｇ Ｔｅ ｃ ｈ ｎ ｏ ｌ ｏ ｇ ｙ ａ ｎ ｄ Ａｕ ｔ ｏ ｍａ ｔ ｉ ｏ ｎ
文章编号 ： １ ０ ０ ３ —６ １ ９ ９ （ ２ ０ １ ４ ） ０ ４ —０ ０ ４ ６ —０ ３
全 过 程 基 于 Ｍ ＡＴＬＡＢ 的 直 流 电 机 调 速 系 统 快 速 设 计
王 晓 雷十 ， 尹太院 ， 河 南 郑州 ４ ５ ０ ０ ０ ７ ）
代 码 自动 生成 ， 将生成的代码下载至 Ｄ Ｓ Ｐ 目标板 ， 完成 整 个控 制 系统 设 计 。相 对 传 统 的 设 计 方 法 ， 该 方 法 具
有 高效、 快速和方便调整等特点 ， 对 其他 控 制 系 统设 计 具有 一 定 的借 鉴 意 义 。
关键词 ： 仿控一体化 ； ＰＩ Ｄ 自寻 优 ； 代码 生 成
Ａｂ ｓ ｔ ｒ ａ ｃ ｔ ： ＤＣ ｍｏ ｔ ｏ ｒ ｓ ｐ ｅ ｅ ｄ ｃ ｏ ｎ ｔ ｒ ｏ ｌ ｓ ｙ ｓ ｔ ｅ ｍ ｉ ｓ ａ ｔ ｙ ｐ ｉ ｃ ａ ｌ ｃ ｌ ｏ ｓ ｅ ｄ －ｌ ｏ ｏ ｐ ｃ ｏ ｎ ｔ ｒ ｏ １ ｓ ｙ ｓ ｔ ｅ ｍ ｍｏ ｄ ｅ ｌ ｏ ｆ ｅ ｌ ｅ ｃ ｔ ｒ ｏ ｍｅ ｃ ｈ ａ ｎ ｉ ｃ ａ ｌ ｃ ｏ ｎ ｔ ｒ ｏ ｌ
中 图分 类 号 ： Ｔ Ｐ ２ ７
文 献标 识 码 ： Ａ
Ｒａ ｐｉ ｄ Ｄｅ ｓ ｉ ｇ ｎ ｏ ｆ Ｗｈ ｏ ｌ ｅ Ｐｒ ｏ ｃ ｅ ｓ ｓ ｏ ｆ ＤＣ Ｍｏ ｔ ｏ ｒ Ｓ ｐｅ ｅ ｄ Ｃｏ ｎ ｔ ｒ ｏ ｌ Ｓ ｙ ｓ ｔ ｅ ｍ Ｂａ ｓ ｅ ｄ ｏ ｎ Ｍ ＡＴＬＡＢ
基于MATLAB的直流调压调速控制系统的仿真
基于MATLAB的直流调压调速控制系统的仿真一、引言直流调压调速控制系统是工业领域中常见的电力控制系统，其主要功能是对直流电动机进行调速和调压。
通过对电机的调速和调压，可以实现对生产过程中机械设备的精确控制，提高生产效率和质量。
对直流调压调速控制系统的研究和仿真具有重要的意义。
二、直流调压调速控制系统的基本原理和数学模型1. 直流电动机直流电动机是直流调压调速控制系统的关键部件，其工作原理是利用电磁感应原理实现电能与动能之间的转换。
直流电动机由定子、转子、电刷和电枢等部件组成，根据控制电流的大小和方向可以实现对电机的调速和调压。
直流调压调速控制系统可以使用数学模型描述其动态特性，其数学模型可以表示为以下方程：电动机转矩方程：\[T = K_{t} * Ia\]电动机电压方程：\[Va = Ri + L\frac{di}{dt} + Eb\]T表示电动机转矩，\(K_{t}\)为电动机转矩常数，Ia为电动机电流，Va为电动机电压，R为电动机电阻，L为电动机电感，\(di/dt\)为电动机电流的变化率，Eb为电动机的反电动势。
控制系统中的调速环节可以描述为：\[Eb = K_{e} * \Omega_m\]\(K_{e}\)为电动机转速常数，\(\Omega_m\)表示电动机的转速。
\(K_{c}\)为调压系数，Vr为调节电压。
以上方程描述了直流调压调速控制系统的基本动态特性，可以通过模拟仿真研究系统在不同工况下的调速和调压表现。
1. 模型参数设定首先需要确定直流电动机的参数，包括转矩常数\(K_{t}\)、转速常数\(K_{e}\)、电阻R、电感L等参数，以及控制系统的参数，包括调压系数\(K_{c}\)等参数。
2. 模型搭建利用MATLAB的Simulink工具箱进行模型搭建。
首先建立直流电动机的数学模型，包括转矩方程和电压方程。
然后建立控制系统的数学模型，包括调速环节和调压环节。
最后将直流电动机模型和控制系统模型进行组合，构建直流调压调速控制系统的整体仿真模型。
基于Matlab GUI的直流电机PID调速系统的设计
基于Matlab GUI的直流电机PID调速系统的设计樊开阳;林小兰【期刊名称】《微型机与应用》【年(卷),期】2013(32)22【摘要】Based on Matlab GUI ( graphical user interface ) , a PID control system of DC motor with MCU as the core is de-signed . Using Matlab GUI as the upper computer to process the collected information , the system realizes the motor speed ’ s wave-form display , storage , PID control and other functions . Because of the PWM signal of the system is produced by special PWM chip , the complexity of the MCU program has been reduced , and the reliability and control accuracy of the system has been im-proved . The experimental results show that the system runs steadily , has fine interface of human-computer interaction , and operates simply . It can make users improve their intuitive understanding of PID algorithm and the performance of motor in selecting the PID parameters , has a certain practical significance in the field of automatic control , motor and so on .%基于 Matlab GUI （图形用户界面）设计了一种以单片机为控制核心的直流电机PID 调速系统。
基于Matlab的直流电机速度控制
基于Matlab的直流电机速度控制系统仿真课程设计报告设计题目：基于Matlab的直流电机速度控制专业：自动化学生姓名：班级学号：指导教师：开课日期2013年 7 月 1 日至2013年 7 月 13 日南京邮电大学自动化学院一、课程设计题目控制系统的执行机构常用直流电机来驱动，电路和原理示意图如下所示其开环传递函数为()()0001.0)15.0)(1.001.0(01.02+++=+++=s s K R Ls b Js K Vθ ，请用时域分析方法设计PID 控制器，使系统满足下列性能指标要求：当仿真输入是单位阶跃信号时，电机输出转速调整时间小于2秒，超调小于5％，稳态误差小于1％。
要求给出详细的设计步骤，matlab 源码及仿真曲线。
二、实验原理本报告首先介绍了直流电动机的物理模型，并测量计算了它的具体参数。
然后根据牛顿第二定律和回路电压法分别列写运动平衡方程式和电机电枢回路方程式，从而通过一些数学变换抽象出了以电压为输入、转速为输出、电流和转速为状态变量的数学模型。
借助MATLAB 设计simulink 模块调整PID 模块的各项系数，使系统的阶跃响应达到了设计指标。
1、建立该系统的时域数学模型 由克希霍夫定律得：V=R*i+L di d t+e直流电机转矩和电枢电流关系为 T=Kt*I电枢旋转产生反电动势与旋转运动角速度的关系为 e=K ed θd tk e =k i =kPID参数整定结构图2、设定Kp=1，Ki=0，Kd=0.得到原系统的响应曲线如下：初始响应曲线3、设定Kp=80，Ki=0，Kd=0，得到的响应曲线的超调量为7.25%，稳态误差为11%，没能达到所要求的性能指标，继续进行积分环节的调整。
Kp=80，Ki=0，Kd=0响应曲线4、设定Kp=80，Ki=60，Kd=0得到的响应曲线的调节时间为0.686s，超调量为14.4%，稳态误差为0.7%，调节时间和稳态误差达到性能指标，最后调节微分环节，使超调量达到要求。
基于MATLAB的直流调速数字控制系统的分析和设计
２ １ 年 ３月 ２ ０２ ５日第 ２ ９卷第 ２期 Ｔｅ ｃｍ ｏ ｒ ｃｎ ｌｇ ｌ ｏ Ｐ ｗｅ ｈ ｏｏ ｙ ｅ Ｔｅ Ｍａ．２ ， ０ ２ ｏ．２ ｏ ２ ｒ ５ ２ １ ，Ｖ １ ９Ｎ 。
文章编号： ０— ６（ １）２ ０５ ４ １ ９ ６４２ ２０— ２— ０ ３ ０ ０ ０
一பைடு நூலகம்
图 １ 控 制 系统 结 构 图
直 流 电动 机 在 额 定 励 磁 下 的 等 效 电路 如 图 ２所 示 ， 中电枢 回路 总 电阻 Ｒ和 电感 Ｌ， 含 电力 电子变 其 包
换 内阻 、 电枢 电阻和 电感 。
Ｒ Ｌ
图 ２ 直 流 电 动机 等 效 图
假 设 主 电路 电流 连续 ， 电压方 程为 则
运算 结果 通过 Ｄ Ａ 转 换 器 变 成 模 拟 量 作 为 可控 整 流 ／ 装 置 的触 发控 制 电压 。这种 方式 不但 克服 了电 网电压 波动 对触 发精 度 的影 响 ， 且 在 一 定 程 度 上也 减 小 了 而 因器 件老化 、 度 变 化 引起 的运 算 误 差 。 由 于计 算 机 温 具 有 高精 度 、 速 度和编 程 灵活 等优 点 ， 以在 系统 中 高 可 灵 活 的使用 各 种算 法 实 现 最优 控 制 ； 且 对 控 制 结 果 并 的观察 更加 明确 ， 控 制 结 果 的 分析 也 可 以在 显 示 器 对 上 绘 制 曲线 来 表示 ＿ 。 １ ］ 计 算 机控 制 系统 的 经 典设 计 方 法 一 般 分 为 两种 。 种 是将 连续 域设 计 好 的控 制 律 Ｄ（： ｓ 利用 不 同 的离 散 化 方法 变换 为离 散 控 制 律 Ｄ（ ） 这 种 方 法称 为“ ｚ， 连
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
电力拖动课程设计基于MATLAB的数字PID直流电机调速系统摘要：本文主要研究了直流电机的数学模型、直流电动机调速系统工作原理、电机调速系统的常规PID控制器的设计方法及其参数的常规控制原理。
通过MATLAB来仿真PID控制器的参数对控制性能的影响，来进一步研究数字PID控制器的设计方法及其在直流调速系统的的应用。
关键词：直流电机；直流电动机调速系统；PID；MATLAB；数字PID；AbstractThis text mainly studied the design method of the controller of routine PID of the mathematical models, the continuous current motor velocity modulation system operate priniple, dynamo velocity modulation system of continuous current dynamo and the routine control of its parameter priniple.Pass MATLAB to imitate the parameter of true PID controller's impact for control performance, come to further search figure PID the design method of the controller and it is in the d.c. velocity modulation system of of application.Key words：Continuouscurrent dynamo;The system of continuous current motor velocity modulation;PID;MATLAB;Figure PID;1 引言计算机仿真技术是应用电子计算机对研究对象的数学模型进行计算和分析的方法。
对于从事控制系统研究与设计的技术人员而言，MATLAB 是目前控制系统计算机辅助设计实用有效的工具。
这不仅是因为它能解决控制论中大量存在的矩阵运算问题更因为它提供了强有力的工具箱支持。
与控制系统直接相关的工具箱有控制系统、系统辨识、信息处理、优化等。
还有一些先进和流行的控制策略工具箱，如鲁棒控制、u —分析与综合、神经网络、模糊预测控制、非线性控制设计、模糊逻辑等。
可以说目前理论界和工业界广泛应用和研究的控制算法，几乎都可以在 MATLAB中找到相应的工具箱。
同时MATLAB软件中还提供了新的控制系统模型输入与仿真工具SIMULINK，它具有构造模型简单、动态修改参数实现系统控制容易、界面友好、功能强等优点,成为动态建模与仿真方面应用最广泛的软件包之一。
它可以利用鼠标器在模型窗口上“画”出所需的控制系统模型 ,然后利用 SIMULINK提供的功能来对系统进行仿真或分析 , 从而使得一个复杂系统的输入变得相当容易且直观。
由于直流电动机具有良好的启、制动性能，在电力拖动自动控制系统，如轧钢机及其辅助机械、矿井卷扬机等领域中得到了广泛应用。
在直流电动机闭环调速系统中,大多采用结构简单、性能稳定的常规PID控制技术．即使在日本，PID控制的使用率也达到84.5%。
它具有容易实现、控制效果好、鲁棒性强等特点，同时它原理简单，参数物理意义明确，理论分析体系完整，并为工程界所熟悉，因而在工业过程控制中得到了广泛应用。
尽管自1940年以来，许多先进控制方法不断推出，但PID控制器仍被广泛应用于冶金、化工、电力、轻工和机械等工业过程控制中。
本文就是以此为基础，在对常规PID的探讨中，利用MATLAB软件中SIMULINK来仿真和模拟PID对直流调速系统的调速的影响。
在基于常规PID的研究的基础上来进一步探索数字PID在直流调速系统的实现。
2 直流电动机工作原理大致应用了“通电导体在磁场中受力的作用”的原理，励磁线圈两个端线同有相反方向的电流，使整个线圈产生绕轴的扭力，使线圈转动。
要使电枢受到一个方向不变的电磁转矩，关键在于：当线圈边在不同极性的磁极下，如何将流过线圈中的电流方向及时地加以变换，即进行所谓“换向”。
为此必须增添一个叫做换向器的装置，换向器配合电刷可保证每个极下线圈边中电流始终是一个方向，就可以使电动机能连续的旋转,这就是直流电动机的工作原理。
直流电动机的工作原理还是比较简单易懂的，在这里我们可以通过简易图形来加以分析。
如图1中N和S是定子主磁极直流励磁后所产生的恒定磁场，当电刷A和B间外施直流电压U，若A刷与直流电源的“+”极相连，B刷与电源的“-”极相连，则在图示瞬间，外电流I经电刷A与之相接触的换向片进入绕组元件abcd，如元件内的电流为ia，则ia的方向为从A刷—a—b—c—d—B刷。
ia与磁场相互作用，产生电磁力f,方向根据左手定则确定，如图b所示，作用在电枢圆周切线方向的电磁力f将产生电磁转矩Tem,方向为逆时针。
当电磁转矩T em 大于负载转矩T2和空载转矩T之和时，在电磁转矩Tem下，电枢以n速度按逆时针方向旋转，同时，转动的电枢绕组切割恒定磁场，感应电动势e,方向按右手定则确定，与ia正好相反。
转过180度的位置后，由于电刷A通过换向片仍与处在N极下的元件边相连，所以从空间上看，ia 的方向不变，即从A刷-d-c-b-a-B刷，电磁转矩Tem仍是逆时针方向，因此n也不变，但是ia相对元件abcd来说，已经改变了方向，所以直流电动机在运行时有一下几个特点：()L d t J T T dtΩ=-（a ） (b)图1 直流电动机工作模型①电刷间外施电压U 和外电流I 均为直流，通过换向片和电刷的作用，在每个电枢线圈内流动的电流i a 变成了交流，同时产生的感应电动势e 也是交流。
②元件内的感应电动势e 和电流i a 的方向相反，所以称e 为反电动势。
③某一固定的电刷只与处在一定极性磁极下的导体相连接，由于处在一定机性下的导体电动势和电流的方向是不变的，因此，由电枢电流所产生的磁场在空间也是基本上固定不变的。
④电磁转矩T em 起驱动作用，也就是n 与T em 同方向，所以只要电动机外部持续不断的供给电能，电动机就有持续不断的电磁转矩T em 去驱动生产机械或设备。
然而，只有一个元件的电动机，其所产生的电磁转矩是脉动的。
所以实际电动机中在圆周表面均匀开有较多的槽，槽内嵌放着相当多的元件，使所得的电磁转矩基本上保持不变。
3 直流电机的数学模型及参数 3.1数学模型直流电机的数学模型计算是直流调速系统设计的重要环节 ，这里利用传统方法求解直流电机的数学模型，根据直流电机的电气方程和机械特性方程可以求得直流电机的数学模型。
直流电机的电气方程： ()a diL dta a a e u i r C t =--Ω (1)直流电机的机械方程： (2) (1)式中e C 为电机电势系数；(2)式中 t a T C i =,J 为折算到电动机轴上的转动惯量。
对(1)式、(2)式进行拉普拉斯变换便可得到直流电机转速相对于输入电压的传递函数为 ：()()()211ea m a m s C H s U s T T s T s Ω==++ (3) (3)式中机械时间常数ae tR T JC C =；电气时间常数aa L T R =。
比较(3)式可知，直流电机的传递函数是一个二阶无滞后传递函数。
二阶无滞后传递函数模型 ：()()()()2121212111KKG s T s T s TT s T T s ==+++++ (4) 由于a m T T <<，所以近似认为 m a m T T T +≈，e1K=C 。
对于(4)式，输入幅度为a 的阶跃信号，阶跃信号的时域响应为 ：()()11121212y t 1.0T T T T aK e e t T T T T --⎧⎫=-+>⎨⎬--⎩⎭(5)3.2模型参数直流电机模型参数的经验公式： 电机电枢内阻： 22e e ea e U I P R I -≈(6) 电机电势系数： 30e e ae eU I R C n -=∏ (7) 电枢电感： 3.82ea e eU L pn I ≈ (8) (8)式中p 为极对数。
电机输出额定转矩： 9.55ee eP M n =(9) 转矩系数 ： et eM C I =(10) 电气时间常数： aa aL T R =(11) 机械时间常数 ： am e tJR T C C =(12) 4 直流电动机调速系统工作原理直流调速系统结构如图1 所示, 它由微机数字控制器CNC 、数字变频器、整流器、直流电机和传感器组成。
光电编码盘将电机的速度信号送给CNC, 给定速度信号由转换电路给定速度信号至光电编A/P 转换电路(给定速度信号至光电编码盘规格信号转换电路) 转换为光电编码盘规格信号送入CNC 。
送入CNC 的光电编码盘规格信号只有经P/D 转换电路(光电编码盘信号至数字信号转换电路)转换为数字量后才能用于数字PID 控制算法实现速度控制 经实际论证直流调速系统的模型为一阶带有滞后环节的模型。
图2 直流电动机调速系统结构图5 电机调速系统的模拟PID控制器设计5.1 PID控制算法PID控制器是一种基于偏差在“过去、现在和将来”信息估计的有效而简单的控制算法而采用PID控制器的控制系统其控制品质的优劣在很大程度上取决于PID控制器参数的整定。
PID控制器参数整定，是指在控制器规律己经确定为PID形式的情况下，通过调整PID控制器的参数，使得由被控对象、控制器等组成的控制回路的动态特性，满足期望的指标要求，达到理想的控制目标。
对于PID这样简单的控制器，能够适用于广泛的工业与民用对象，并仍以很高的性价比在市场中占据着重要地位，充分地反映了PID控制器的良好品质。
概括地讲，PID控制的优点主要体现在以下两个方面: 原理简单、结构简明、实现方便，是一种能够满足大多数实际需要的基本控制器; 控制器适用于多种截然不同的对象，算法在结构上具有较强的鲁棒性，确切地说，在很多情况下其控制品质对被控对象的结够或参数摄动不敏感。
但从另一方面来讲，控制算法的普及性也反映了PID控制器在控制品质上的局限性。
具体分析，其局限性主要来自以下几个方面:算法结构的简单性决定了 PID控制比较适用于单输入单输出最小相位系统，在处理大时滞、开环不稳定过程等受控对象时，需要通过多个PID控制器或与其他控制器的组合，才能得到较好的控制效果；算法结构的简单性同时决定了PID控制只能确定闭环系统的少数主要零极点，闭环特性从根本上只是基于动态特性的低阶近似假定的；出于同样的原因，决定了单一PID控制器无法同时满足对假定设定值控制和伺服跟踪控制的不同性能要求。