基于MATLAB的数字控制器设计与仿真.

目录

摘要： (1)

ABSTRACT (1)

1绪论 (2)

1.1 数字控制器的发展概况 (2)

1.2课题研究意义. (2)

1.2.1课题研究内容 (2)

1.2.2 本课题研究意义 (2)

1.3论文主要研究工作及结构安排 (3)

1.3.1方案的确立 (3)

1.3.2 硬件设计工作 (3)

1.3.3 计算机软件分类 (3)

1.4 本文的主要工作 (3)

2MA TLAB和SIMULINK的概述 (4)

2.1 MA TLAB仿真 (4)

2.2SIMULINK的使用 (4)

2.3系统基本原理 (5)

2.4本章小结 (5)

3基于MA TLAB/SIMULINK的控制算法研究 (6)

3.1PID控制算法 (6)

3.2 PID参数整定 (7)

3.2.1PID被控参数的选定 (7)

3.2.2 PID的最佳整定参数的选定 (8)

3.3数字控制器的直接设计 (8)

3.3.1 最少拍无静差有波纹系统的算法 (8)

3.3.2 最少拍无波纹算法 (11)

3.4本章小结 (12)

4基于MA TLAB/SIMULINK数字控制器仿真 (13)

4.1 仿真实例 (13)

4.1.1PID控制系统仿真 (13)

4.1.2控制系统校正装置的仿真 (14)

4.2数字控制器的直接设计方法 (15)

4.2.1最少拍无静差有波纹系统的设计 (15)

4.2.2 最少拍无波纹系统仿真 (16)

4.3本章小结 (17)

总结 (18)

参考文献 (18)

致谢 (19)

基于MATLAB的数字控制器设计与仿真

摘要：本文介绍了MATLAB/SIMULINK的应用概况，主要通过SIMULINK在数字控制器仿真中的应用，以一实例为例，通过MATLAB仿真实验，研究了最少拍有纹波无纹波的计算：比例控制；比例积分控制；比例微分控制对系统控制的影响，最后，基于MA TLAB/SIMULINK，给出连续系统的PID仿真、控制系统动态校正装置的仿真和数字控制器直接设计的仿真。直接进行数字控制器的设计，主要介绍最少拍系统控制器的设计与仿真。

关键词：PID控制器；数字控制器；仿真；MATLAB

Based on MATLAB digital controller design and simulation

ABSTRACT：The paper introduces the application of MA TLAB/SIMULINK, mainly through SIMULINK application in digital controller, a simulation example, for example, by MATLAB simulation experiment, we studied the ripple minimum clap have no ripple of computing: proportional control, Proportion integral control, Percentage differential control system to control the influence, and finally, based on MATLAB/SIMULINK continuous systems, the PID control system dynamic simulation, calibration device simulation and digital controller design directly simulation. Direct digital controller design, mainly introduce the system controller design at least pat.

Key words:PID controller;digital controller design；simulation;MATLAB

1 绪论

1.1数字控制器的发展概况

随着计算机技术的迅猛发展,计算机的应用领域也越来越广。数字计算机不仅在科学计算、数据处理等方面获得了广泛的应用,而且在自动控制领域也得到了越来越广泛的应用。数字计算机在自动控制中的基本应用就是直接参与控制,承担了控制系统中控制器的任务,从而形成了计算机控制系统。计算机控制实质是自动控制技术与微机技术的结合。由于微机具有大量存储信息的能力，强大的逻辑判断的功能以及快速运算的本领，使控制器能够解决常规控制器解决不了的难题，能够达到常规控制器达不到的优异性能指标。

模拟化设计要求较小的采样周期，只能实现比较简单的控制算法。由于控制任务的需要，但所选择的采样周期比较大或对控制器质量要求比较高时，就要从被控对象的特性出发，直接根据采样系统理论来设计数字控制器。直接数字设计比模拟化设计具有更一般的意义，它完全是根据采样系统的特点进行分析与综合，并导出相应的控制规律的。利用微机的灵活性，就可以实现从简单到复杂的各种控制规律。

1.2课题研究意义.

1.2.1课题研究内容

本课题的内容为在MATLAB下的数字控制器设计与仿真，主要介绍最少拍系统。在计算机控制系统中,MA TLAB软件的应用。由于最少拍控制系统模拟连续系统要求的参数准确，但在实验电路中的元器件自身参数的不准确性，及受温度或其它因素的影响，很难做到参数的准确，特别是一阶惯性环节和积分环节的参数不易整定，输出波形易出现失真，很难得到理想的结果，多年来基本上是利用传输函数建立仿真模型，这种仿真模型构建方法相对简单，仅用比例积分、一阶惯性和传输函数数学模块搭建，虽可避免参数的不准确性，但与实际电路相距较远，用到的仅是数学模块也就不易理解最少拍控制系统在实际电路系统中的应用。本文创新之处在于利用MA TLAB仿真平台对最少拍控制系统实验电路进行建模，构建最少拍控制系统实验电路的仿真电路图。

1.2.2本课题研究意义

随着对自动控制系统功能要求的不断提高,计算机控制系统的优越性也表现得越来越突出。现代的控制系统不管是简单的还是复杂的,几乎都是采用计算机控制。在设计计算机控制系统的数字控制器时,由于z域计算的复杂性,已不能像连续系统那样可以靠手工的近似计算确定控制器和检验性能指标,必须利用某种计算机软件进行数字仿真。MATLAB非常适合做控制系统的数字仿真。MATLAB 正是一个优秀的计算机辅助工具,MA TLAB语言的两个最显著的特点,即其强大的矩阵运算能力和完美的图形可视化功能,使得它成为国际控制界应用最广的首选计算机工具。现在,MATLAB语言不但