倒立擺PID控制及MATLAB仿真

1、倒立擺系統(tǒng)是一個(gè)典型的快速、多變量、非線性、不穩(wěn)定系統(tǒng)，對(duì)倒立擺的控制研先無(wú)論在理論上和方法上都有深遠(yuǎn)的意義。本論文以實(shí)驗(yàn)室原有的直線一級(jí)倒立擺實(shí)驗(yàn)裝置為平臺(tái)，重點(diǎn)研究其PID控制方法，設(shè)計(jì)出相應(yīng)的PID控制器，并將控制過(guò)程在MATLAB上加以仿真。本文主要研究?jī)?nèi)容是：首先概述自動(dòng)控制的發(fā)展和倒立擺系統(tǒng)研究的現(xiàn)狀；介4倒立擺系統(tǒng)硬件組成，對(duì)單級(jí)倒立擺模型進(jìn)行建模，并分析其穩(wěn)定性;研究倒立擺系統(tǒng)的幾種控制策略，分別設(shè)計(jì)了相應(yīng)的控制器,以MATLAB為基礎(chǔ)，做了大量的仿真研究，比較了各種控制方法的效果：借助固高科技MATLAB實(shí)時(shí)控制軟件實(shí)驗(yàn)平臺(tái)；利用設(shè)計(jì)的控制方法對(duì)單級(jí)倒立擺系統(tǒng)進(jìn)行實(shí)時(shí)控制，通

2、過(guò)在線調(diào)整參數(shù)和突加干擾等,嗎4N47,4aQ上研究其實(shí)時(shí)性和抗干擾等性能；對(duì)本論文進(jìn)行總結(jié)，對(duì)下一步研究作一些展望。關(guān)鍵詞：一級(jí)倒立擺,PID,MATLAB仿真, 1.x.2.0.w. %. * 5 / 4«,«>0 '' «>< 一, J. . .* * ： . ,J/： * 、.* . % * * ： . < , 第1章自動(dòng)控制概述1.1 自動(dòng)控制概念1.1.1 開(kāi)環(huán)控制.1.1.2 閉環(huán)控制.1.2 自動(dòng)控制系統(tǒng)的分類(lèi),1.2.1 恒值系統(tǒng)、隨動(dòng)系統(tǒng)和程序控制系統(tǒng)*,L22隨機(jī)系統(tǒng)與自動(dòng)調(diào)整系統(tǒng).*1.2.3 線性系

3、統(tǒng)和非線性系統(tǒng)":.;1.2.4 連續(xù)系統(tǒng)與離散系統(tǒng)藪125單輸入單輸出系統(tǒng)和多輸入多輸出系統(tǒng)如1.2.6集中參數(shù)系統(tǒng)和分布參數(shù)系統(tǒng)°、13對(duì)控制系統(tǒng)的性能要求.：，"71.4典型環(huán)節(jié)1.4.1比例環(huán)節(jié)./.I故極陋節(jié)一1.43微分環(huán)節(jié).1.4.4慣性環(huán)節(jié)u。1.4.5時(shí)滯環(huán)節(jié).4455.5.6f6第2章MATLAB仿真軟件的應(yīng)用2.1MATLAB的基本介紹.2.2 MATLAB的仿真.2.3 控制系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)仿真.2.4 小結(jié)”.-99,elO.12第3章直線一級(jí)倒立擺系統(tǒng)及其數(shù)學(xué)模型、*133.1 系統(tǒng)組成.3.1.1 立擺的組成3.1.2 電控箱心3.1.3

4、其它部件圖.13.1414.1415.,<15-16-17心1820；，,喻21.23 ： ，:c“ 34.,.25 . ,.26 .27 ”.,27 ”27 .”.28 / .29 .31 w , .,31 .，,32 三審“34,34.363.1.4倒立擺特性32模型的建立.3.2.1微分方程的推導(dǎo).2、322傳遞函數(shù)3.23狀態(tài)空間結(jié)構(gòu)方程:.一,324實(shí)際系型力)“:內(nèi)3.2.5采用MATLAB語(yǔ)句形式進(jìn)行仿真沁”?:。:第4章PID控制理論.,.2.：«.*.a.：2«.力4.2 PID的控制規(guī)律4.3 數(shù)字PID控制.4.3.1 位置式PID控制算法.&#

5、187;.432增量式PID控制算法.;4.4 常用的PID控制系統(tǒng)4.4.1 串級(jí)PID控制.442純滯后系統(tǒng)的大林控制算法.4.4.3 純滯后系統(tǒng)的Smitli控制算法.4.4.4 PID控制原理的特點(diǎn).,445PID參數(shù)的調(diào)整.,，4.4.6 PID控制回路的運(yùn)行.，.第5章直線一級(jí)倒立擺的PID控制器設(shè)計(jì)與調(diào)節(jié).,"-77?O.V.:5.1PID控制器的設(shè)計(jì).52PID控制器設(shè)計(jì)MATLAB仿真“_41錯(cuò)誤味定義書(shū)簽。k、V*參考文獻(xiàn)43湖南工蟻學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)第1章自動(dòng)控制概述1.1自動(dòng)控制概念在現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的許多領(lǐng)域中，自動(dòng)控制技術(shù)得到了廣泛的應(yīng)用，自動(dòng)控制技術(shù)J.最顯著

6、的特征就是通過(guò)對(duì)各類(lèi)機(jī)器，各種物理參量、工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程等的控制直接造福,?所謂自動(dòng)控制，就是指在無(wú)人直接參與的情況下，利用控制裝置操縱受控對(duì)象，使受控對(duì)象的被控量等于給定值或按給定信號(hào)變化規(guī)律去變化Q:/為達(dá)到某一目的,由相互制約的各個(gè)部分,按一定的規(guī)律組織成的，具有一定功能的整體，稱(chēng)為系統(tǒng)，它一般由控制裝置（拴制器）和被控對(duì)象所組成。自動(dòng)控制有兩種最基本的形式，即開(kāi)環(huán)控制和閉環(huán)控制汽1.1.1開(kāi)環(huán)控制控制裝置與受控對(duì)象之間只有順向作用而無(wú)反向聯(lián)系時(shí)，稱(chēng)為開(kāi)環(huán)控制，其特點(diǎn)是,系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和控制過(guò)程均很簡(jiǎn)單g開(kāi)環(huán)控制的示意框圖如圖1.1所示輸入量，控制器F控制量I輸出量.圖1.1開(kāi)環(huán)控制系統(tǒng)開(kāi)環(huán)控制是

7、一種簡(jiǎn)單的無(wú)反饋控制方式，在開(kāi)環(huán)控制系統(tǒng)中只存在控制器對(duì)被控量對(duì)象的單方向控制作用，不存在被控制量（輸出量）對(duì)被控量的反向作用，系統(tǒng)的精,*，/度取決于組成系統(tǒng)的元器件的精度和特性調(diào)整的精確度.開(kāi)環(huán)系統(tǒng)對(duì)外擾及內(nèi)部參量;/°/,變化的影響缺乏抑制能力，但開(kāi)環(huán)系統(tǒng)內(nèi)構(gòu)簡(jiǎn)單，比較容易設(shè)計(jì)和調(diào)整，可用于輸出,v量與輸入量關(guān)系為己知，內(nèi)外擾動(dòng)對(duì)系統(tǒng)影響不大，并且控制精度要求不高的場(chǎng)合01 ',*,在開(kāi)環(huán)控制系統(tǒng)中，對(duì)于每一個(gè)輸入?yún)⒖剂?，就有一個(gè)與之相對(duì)應(yīng)的工作狀態(tài)和2 /輸出量，系統(tǒng)的精度取決于元、器件的精度和特性調(diào)整的精度，當(dāng)系統(tǒng)的內(nèi)擾和外擾*影響不大并且控制精度要求不高時(shí)，可采用

8、開(kāi)環(huán)控制方式.t，1.1.2閉環(huán)控制控制裝置與受控對(duì)象之間，不但有順向作用，而且還有反向聯(lián)系，即有被控量對(duì)控制過(guò)程的影響.閉環(huán)控制的特點(diǎn)是：在控制器和被控對(duì)象之間，不僅存在著正向作用,而且存在反饋?zhàn)饔?，即系統(tǒng)的輸出量對(duì)控制量有直接影響，將檢測(cè)出來(lái)的輸出量送回到系統(tǒng)的/e/輸入端，并與信號(hào)比較的過(guò)程稱(chēng)為反饋，若反饋信號(hào)與輸入信號(hào)相減，則稱(chēng)負(fù)反饋。、1 .義反之,若相加，則稱(chēng)正反饋，輸入信號(hào)與反饋信號(hào)之差稱(chēng)為偏差信號(hào),偏差信號(hào)作用，：.于控制器上，控制器對(duì)偏差信號(hào)進(jìn)行某種運(yùn)算，產(chǎn)生一個(gè)控制作用，使系統(tǒng)的輸出量2 .趨向于給定數(shù)值，閉環(huán)的實(shí)質(zhì)就是利用負(fù)反饋的作用來(lái)減小系統(tǒng)的誤差，因此閉環(huán)控1 v：一

9、«5制又稱(chēng)為反饋控制,其示意圖如圖1.2所示:。2 .%：.圖1.2閉環(huán)控制系統(tǒng)反饋控制是一種基本的控制規(guī)律，它具有自動(dòng)修正被控量偏離給定值的作用，使親鎰因而可謝愉炳擾和外擾所引起的誤急.達(dá)到自制接制的目的：閉環(huán)控制是一種反饋控制，在控制過(guò)程中對(duì)被控量（輸出量）不斷測(cè)量，并將其反債到輸入端與給定值（參考輸入量）比較'利用放大后的偏差信號(hào)產(chǎn)生控制作用。因此,r丁,wp有可能部分采用相對(duì)來(lái)說(shuō)精度不高,成本較底的元器件組成控制精度較高的閉環(huán)控制系統(tǒng)，閉環(huán)控制系統(tǒng)精度在很大程度上由形成反饋的測(cè)量元器件的精度決定。在此，閉環(huán)系統(tǒng)具有開(kāi)環(huán)系統(tǒng)無(wú)可比擬的優(yōu)點(diǎn)，故應(yīng)用極廣，但與此同時(shí)，反饋的

10、引入使本來(lái)穩(wěn)定運(yùn)行的開(kāi)環(huán)系統(tǒng)可能出現(xiàn)強(qiáng)烈的振蕩，甚至不穩(wěn)定，這是采用反饋控制構(gòu)成的閉環(huán)控制時(shí)需要注意解決的問(wèn)題。1.2自動(dòng)控制系統(tǒng)的分類(lèi)根據(jù)不同的分類(lèi)方怯，自動(dòng)控制系統(tǒng)的類(lèi)型可概括如下:*/1.2.1 恒值系統(tǒng)、隨動(dòng)系統(tǒng)和程序控制系統(tǒng)若系統(tǒng)的給定值是一定值，而控制任務(wù)就是克服擾動(dòng)，使被控量保持恒值。此類(lèi)系統(tǒng)稱(chēng)為恒值系統(tǒng)。5著系統(tǒng)給定值按照事先不知道的時(shí)間函數(shù)變化，并要求被控量跟隨給定值變化. /，/.e則此類(lèi)系統(tǒng)稱(chēng)為隨動(dòng)系統(tǒng)，者系統(tǒng)的給定值按照一定的時(shí)間函數(shù)變化,并要求被控量隨之變化，則此類(lèi)系統(tǒng) %,飛稱(chēng)為程序控制系統(tǒng)1.2.2 隨機(jī)系統(tǒng)與自動(dòng)調(diào)整系統(tǒng)隨機(jī)系統(tǒng)又稱(chēng)伺服系統(tǒng)或跟蹤系統(tǒng)。其特點(diǎn)是在

11、輸入量總是在頻繁地或緩慢地變化,要求系統(tǒng)的輸出量能夠以一定的準(zhǔn)確度跟隨輸入量而變化。自動(dòng)調(diào)整系統(tǒng)又稱(chēng)恒值調(diào)節(jié)系統(tǒng)（或調(diào)節(jié)器系統(tǒng)）其特點(diǎn)是輸入保持為常量，或整定后相對(duì)保持常量，而系統(tǒng)的任務(wù)是盡量排除擾動(dòng)的影響，以一定準(zhǔn)確度將輸出量保持在希望的數(shù)值上。1.2.3 線性系統(tǒng)和非線性系統(tǒng)組成系統(tǒng)的元、器件的特性均為線性（或基本線性）能夠用線性常微分方程描述其輸入與輸出的關(guān)系稱(chēng)為線性系統(tǒng)，主要特點(diǎn)是具有齊次性和疊加性,系統(tǒng)時(shí)間響應(yīng)的特征與初博瞬樂(lè)關(guān)。在組成系統(tǒng)的元、器件中只要有一個(gè)元、器件的特性不能用線性方程描述，即為Pe*/非線性系統(tǒng)，描述非線性系統(tǒng)的常微分方程中，輸出量及各階導(dǎo)數(shù)不完全是一次的，.。

12、或者有的輸出量導(dǎo)數(shù)項(xiàng)的系數(shù)是輸入量的函數(shù)，系統(tǒng)的時(shí)間響應(yīng)特性與被初始狀態(tài)有極燦物k1.2.4連續(xù)系統(tǒng)與離散系統(tǒng)°8*連續(xù)系統(tǒng)各部分的輸入和輸出信號(hào)都是連續(xù)函數(shù)的模擬量。離散系統(tǒng)是指某一處或者數(shù)處的信號(hào)以脈沖或數(shù)碼的形式傳遞的系統(tǒng)。、一般說(shuō)來(lái)，同樣是反饋控制系統(tǒng)，但數(shù)字控制精度（尤其是控制的穩(wěn)態(tài)準(zhǔn)確度）高于離散控制。因?yàn)閿?shù)碼形式的控制信號(hào)遠(yuǎn)比模擬控制信號(hào)的抗干擾能力強(qiáng)。:/:描述連續(xù)控制系統(tǒng)用微分方程，而描述離散控制系統(tǒng)則用差分方程1.2.5 單輸入單輸出系統(tǒng)和多輸入多輸出系統(tǒng)單輸入單輸出系統(tǒng)亦稱(chēng)單變量系統(tǒng)，其輸入量和輸出量各為一個(gè),系統(tǒng)結(jié)構(gòu)較為湖南工蚊學(xué)本科.生畢業(yè)設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單。多輸入多

13、輸出系統(tǒng)亦稱(chēng)為多變系統(tǒng)，其輸入量和輸出量為多個(gè)，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜豈回路也多,一個(gè)輸入量對(duì)數(shù)個(gè)輸出量都有控制作用。TU.?4.1.2.6 集中參數(shù)系統(tǒng)和分布參數(shù)系統(tǒng)能用常微分方程描述的系統(tǒng)稱(chēng)為集中參數(shù)系統(tǒng)，系統(tǒng)中的參量或是定常的或是時(shí)間的函繳【，可以用時(shí)間作為變量的的常微分方程描述其運(yùn)動(dòng)規(guī)律°不能用常微分方程,而需用偏微分方程描述的系統(tǒng)描述的系統(tǒng)稱(chēng)為分布參數(shù)系統(tǒng),系統(tǒng)的輸出將不再單純是時(shí)間變量的函數(shù)，而且還是系統(tǒng)內(nèi)部狀態(tài)變量的函數(shù)，所需偏微分方程描述系統(tǒng)。1.3對(duì)控制系統(tǒng)的性能要求在控制過(guò)程中，一個(gè)理想的控制系統(tǒng)，始終應(yīng)使其被控量（輸出）等于給定值輸I,、入）.但是由于機(jī)械部分質(zhì)量、慣

14、量的存在，電路中存儲(chǔ)元件的存在以及能源功率的限/.,°制,;使得運(yùn)動(dòng)部件的加速度受到限制，其速度和位置難以瞬時(shí)變化。所以當(dāng)給定值變化時(shí)，被控量不可能立即等于給定值，而需要一個(gè)過(guò)度過(guò)程，即動(dòng)態(tài)過(guò)程,所謂動(dòng)態(tài)過(guò)程就是指系統(tǒng)受到外加信號(hào)（給定值或擾動(dòng)）作用后,被控量隨時(shí)間變化的全過(guò)程。rrrr3r9因此對(duì)系統(tǒng)性能的基本要求有三個(gè)方面。穩(wěn)定性：穩(wěn)定性是這樣來(lái)表述的：系統(tǒng)受到外作用后，其動(dòng)態(tài)過(guò)程的振蕩傾向和系統(tǒng)恢復(fù)恢復(fù)平衡的能力。如果系統(tǒng)受外力作用后，經(jīng)過(guò)一段時(shí)間，其被控量可以達(dá)到某一穩(wěn)定狀態(tài)，則稱(chēng)系統(tǒng)是穩(wěn)定的,否則稱(chēng)為不穩(wěn)定系統(tǒng)?？焖傩裕嚎焖傩允峭ㄟ^(guò)動(dòng)態(tài)過(guò)程時(shí)間長(zhǎng)短來(lái)表征的，過(guò)渡過(guò)程時(shí)間越短

15、，表明快速性越好，反之亦然?？焖傩员砻髁讼到y(tǒng)輸出對(duì)輸入響應(yīng)的快慢程度。系統(tǒng)響應(yīng)越快,門(mén)、門(mén)rp說(shuō)明系統(tǒng)的輸出復(fù)現(xiàn)輸入相號(hào)的能力越強(qiáng)。準(zhǔn)確性：準(zhǔn)確性是由輸入給定值與輸出響應(yīng)的始終值之間的差值來(lái)表征的。:它反映了系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)精度。著系統(tǒng)的最終誤差為零，則稱(chēng)為無(wú)差系統(tǒng)，否則稱(chēng)為有差系統(tǒng)。穩(wěn)定性、快速性和準(zhǔn)確性往往是互相制約的。在設(shè)計(jì)與調(diào)試過(guò)程中，著過(guò)分強(qiáng)調(diào)系統(tǒng)的穩(wěn)定性，則可能會(huì)造成系統(tǒng)響應(yīng)遲緩和控制精度較低的后果：反之，若過(guò)分強(qiáng)調(diào)系統(tǒng)響應(yīng)的快速性，則又會(huì)使系統(tǒng)的振蕩加劇，甚至引起不穩(wěn)定。在分析和設(shè)計(jì)自動(dòng)控制系統(tǒng)時(shí),應(yīng)該盡量使其對(duì)三方面的性能有所側(cè)重，井兼顧其他，以全面滿(mǎn)足要求因叫1.4典型環(huán)節(jié)一個(gè)物理

16、系統(tǒng)是由許多元件組合而成的，雖然各種元件的具體結(jié)構(gòu)和作用原理是多種多樣的，但若拋開(kāi)具體結(jié)構(gòu)和物理特點(diǎn)，研究其運(yùn)動(dòng)規(guī)律和數(shù)學(xué)模型的共性,，.*.就可以劃分為數(shù)不夠的幾種典型環(huán)節(jié)（典型環(huán)節(jié)只代表一種特定的運(yùn)動(dòng)規(guī)律，不一定*tT.是一種具體的元件）。1.4.1比例環(huán)節(jié)比例環(huán)節(jié)的微分方程為(L1).式中,K為放大倍數(shù)。比例環(huán)節(jié)的傳遞函數(shù)為(L2)G(s)=%=KR(s)C(s)RU>圖L3：比例環(huán)節(jié)方框圖比例環(huán)節(jié)的特點(diǎn)是，其輸出不失真，不延遲，成比例地復(fù)現(xiàn)輸入信號(hào)的變化，即信號(hào)的傳遞沒(méi)有慣性.1.4.2積分環(huán)節(jié)積分環(huán)節(jié)的微分方程為:其中T為積分時(shí)間常數(shù)，八 J。T 怨U(f)C1.3)積分環(huán)節(jié)的

17、傳遞函數(shù)為:G0.黑一*坪）Ts其中積分環(huán)節(jié)的方框圖如圖14所示-ZIC(s).1/Ts1圖L4積分環(huán)節(jié)方框圖湖南工業(yè)大學(xué)本科里畢業(yè)設(shè)計(jì)積分環(huán)節(jié)的特點(diǎn)是，輸出量與輸入量對(duì)時(shí)間的積分成正比.若輸入突變，輸出值、要等時(shí)間T之后才等于輸入值,故有滯后作用。輸出積累一段時(shí)間后,即使使輸入為零,*“、><,%/«輸出也將保持原值不變，即具有記憶功能。只有當(dāng)輸入反向時(shí)，輸出才反向積分而下»/*/-降。常利用積分環(huán)節(jié)來(lái)改善系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)性能。>5.3，*.*1.4.3微分環(huán)節(jié)(1.5)(1.6)理想的微分環(huán)節(jié)的微分方程為其巾坳微分時(shí)間律耙對(duì)微分方程取拉氏變換后，可求得傳遞函

18、數(shù)G®嘿=理想的微分環(huán)節(jié)的方框圖如圖1.5所示圖1.5微分環(huán)節(jié)方框圖 . .若輸入為單位階躍信號(hào)，即MbM),則輸出的單位階躍響應(yīng)為C(f)=祝f)1.7)這是一個(gè)面積為T(mén)的腺?zèng)_,脈沖寬為零，幅值為無(wú)窮大，理想微分環(huán)節(jié)的輸入和.:.輸出如圖L6所示立,4獷,1圖L6理想微分環(huán)節(jié)的單微階躍響應(yīng)/eooe個(gè)了.微分環(huán)節(jié)的特點(diǎn)是，其輸出與輸入信號(hào)對(duì)時(shí)間的微分成正比，即輸出反映了輸入/V信號(hào)的變化率?而不反映輸入量本身的大小口因此,可由微分環(huán)節(jié)的輸出來(lái)反映輸入信號(hào)的變化趨勢(shì)，加速系統(tǒng)控制作用的實(shí)現(xiàn)。常利用微分環(huán)節(jié)來(lái)改善系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)性能。1.4.4慣性環(huán)節(jié)慣性環(huán)節(jié)的微分方程為湖南工蚊學(xué)本科為畢業(yè)

19、設(shè)計(jì)(1.8)丁幽+c(f)=Krdt式中T為時(shí)間常數(shù)，K為比例系數(shù)。慣性環(huán)節(jié)的傳遞函數(shù)為£1.9)8上式稱(chēng)為慣性環(huán)節(jié)的標(biāo)準(zhǔn)式。當(dāng)K(S)=l時(shí)，-sTs+ls在單位階躍信號(hào)作用下的相應(yīng)為(1.10)c(f)=K(l-eT)/圖1.7為K=1時(shí)，慣性環(huán)節(jié)的方框圖。R(S)圖1.7慣性環(huán)節(jié)方框圖慣性環(huán)節(jié)的特點(diǎn)是，其輸出量不能瞬時(shí)完成與輸出量完全一致的變化。1,4.5時(shí)滯環(huán)節(jié)時(shí)滯環(huán)節(jié)也稱(chēng)延遲環(huán)節(jié)，其數(shù)學(xué)表達(dá)式為,:%丁(1.11) C(t)r)4(r-r)式中。為延遲時(shí)間。由此,可得傳遞函數(shù)-B時(shí)滯環(huán)節(jié)的方框圖如圖L8。門(mén)*R(8)圖L8時(shí)滯環(huán)節(jié)方框圖時(shí)滯環(huán)節(jié)的特點(diǎn)是，其輸出波形與輸入波

20、形相同，但延遲了時(shí)間°時(shí)滯環(huán)節(jié)的存在對(duì)系統(tǒng)得穩(wěn)定性不利。系統(tǒng)的典型環(huán)節(jié)是按數(shù)學(xué)模型的共性去建立的，與系統(tǒng)中采用的元件不是一一對(duì);".應(yīng)的湖南工業(yè)大學(xué)本科里畢業(yè)設(shè)計(jì)分析或設(shè)計(jì)系統(tǒng)必先建立系統(tǒng)或被控對(duì)象的數(shù)學(xué)模型，將其與典型環(huán)節(jié)的數(shù)學(xué)模.：.丁3.丁二型對(duì)比后，即可知其由什么樣的典型環(huán)節(jié)組成。;典型環(huán)節(jié)的概念只適用于能夠用線性定常數(shù)學(xué)模型描述的系統(tǒng)，而且類(lèi)型環(huán)節(jié)數(shù)門(mén),FQ，,I*和、'14學(xué)模型是在1系列理想條件限制下建立的咒:湖南工業(yè)大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)。 第2章MATLAB仿真軟件的應(yīng)用%2.1MATLAB的基本介紹MTALAB系統(tǒng)由五個(gè)主要部分組成，下面分別加以介紹

21、,1，MATALB語(yǔ)言體系：MATLAB是高層次的矩陣/數(shù)組語(yǔ)番具有條件控制、函數(shù)調(diào)用、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、輸入輸出、面向?qū)ο蟮瘸绦蛘Z(yǔ)言特性。利用它既可以進(jìn)行小規(guī)模編程，完成算法設(shè)計(jì)和算法實(shí)驗(yàn)的基本任務(wù),也可以進(jìn)行大規(guī)模編程，開(kāi)發(fā)復(fù)雜的應(yīng)用程序oMATLAB工作環(huán)境：這是對(duì)MATLAB提供給用戶(hù)使用的管理功能的總稱(chēng).包括管理工作空間中的變量據(jù)輸入輸出的方式和方法,以及開(kāi)發(fā)、調(diào)試、管理M文件的各種工具交圖形句相系統(tǒng)：這是MATLAB圖形系統(tǒng)的基礎(chǔ)，包括完成2D和3D數(shù)據(jù)圖示、圖像處理、動(dòng)畫(huà)生成、圖形顯示等功能的高層MATLAB命令，也包括用戶(hù)對(duì)圖形圖像等對(duì)象進(jìn)行特性控制的低層MATLAB命令，以及開(kāi)發(fā)GU

22、I應(yīng)用程序的各種工具。MATLAB數(shù)學(xué)函數(shù)庫(kù)：這是對(duì)MATLAB使用的各種數(shù)學(xué)算法的總稱(chēng),包括各種初等函數(shù)的算法，也包括矩陣運(yùn)算、矩陣分析等高層次數(shù)學(xué)算法。(5)MATLAB應(yīng)用程序接口(API)：這是MATLAB為用戶(hù)提供的一個(gè)函數(shù)照使得用戶(hù)能夠在MATLAB環(huán)境中使用c程序或FORTRAN程序，包括從MATLAB中調(diào)用于程序(動(dòng)態(tài)鏈接)，讀寫(xiě)MAT文件的功能?？梢钥闯鯩ATLAB是一個(gè)功能十分強(qiáng)大的系統(tǒng)，是集數(shù)值計(jì)算、圖形管理、程序開(kāi)發(fā)為一體的環(huán)境.除此之外,MA丁LAB還具有根強(qiáng)的功能擴(kuò)展能力，與它的主系統(tǒng)一起，可以配備各種各樣的工具箱,以完成一些特定的任務(wù)0MATLAB有幾種在不同電腦

23、作業(yè)系統(tǒng)的版本，例如在視窗3.1上的MATLABforWindow*SIMULINK,在麥金塔上的MATLABforMacintch,：另外還有在Unix上的各種工作站版本©基本上這些版本主要是提供方便的操作環(huán)境，采用圖形介面，2.2MATLAB的仿真工具SIMULINKMATLAB的SIMULINK子庫(kù)是一個(gè)建模、.分析各種物理和數(shù)學(xué)系統(tǒng)的軟件。由于在WINDOWS界面下工作,所以對(duì)控制系統(tǒng)的方塊圖編輯、繪制很方便.MATLAB命令窗口啟動(dòng)SIMULINK程序后，出現(xiàn)的界面如下。分別為信號(hào)源、輸出，離散系統(tǒng)庫(kù)、線性系統(tǒng)庫(kù)，非線性系統(tǒng)庫(kù),系統(tǒng)連接及擴(kuò)湖南工業(yè)大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 展系統(tǒng)

24、。下面分別介紹:信號(hào)源程序提供了八種信號(hào)源，分別為階躍信號(hào)、正弦波信號(hào)、白噪聲、時(shí)鐘、常值信號(hào)、>».文件、信號(hào)發(fā)生器等可直接使用。而信號(hào)發(fā)生器(singalgein)可產(chǎn)生正弦波、方波、鋸齒波、隨機(jī)信號(hào)等。下信號(hào)輸出程序提供了三種輸出方式，可將仿真結(jié)果通過(guò)三種方式之一如仿真窗口、文件等形9式輸出0離散系統(tǒng)”程序提供了五種標(biāo)準(zhǔn)模式,延遲、零-極點(diǎn)、濾波器、傳遞函數(shù)、狀態(tài)空間等°井，、/"且每種標(biāo)準(zhǔn)模式都可方便地改變參數(shù)以符合被仿真系統(tǒng)。"零-極點(diǎn)、(4)線性系統(tǒng)程序提供了七種標(biāo)準(zhǔn)模式，加法器,比例、積分器，微分，傳遞函教P°PL，一

25、9;bL、rVVr狀態(tài)空間等。同離散系統(tǒng)一樣,每種標(biāo)準(zhǔn)模式都可方便地改變參數(shù)以符合被仿真系統(tǒng)。v一rLbLP.15)非線性系統(tǒng)I、回環(huán)特性、死非線性系統(tǒng)庫(kù)提供了十三種常用標(biāo)準(zhǔn)模式，如絕對(duì)值.乘法、函數(shù)區(qū)特性、斜率、繼電器特性、飽和特性、開(kāi)關(guān)特性等.系合螺：系統(tǒng)連接庫(kù)提供了四種模式，輸入、輸出、多路轉(zhuǎn)換等。(7)系統(tǒng)擴(kuò)展考慮到各種復(fù)雜系統(tǒng)的要求，另外提供了十二種類(lèi)型的擴(kuò)展系統(tǒng)庫(kù),每一種又有不同的選擇模式。2.3控制系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)仿真由于SIMULINK提供了豐富的數(shù)學(xué)模型i且兼容于WINDOWS,所以用附NDOWS提供的簡(jiǎn)單命令即形成各種復(fù)雜的系統(tǒng)模型。下面分別介紹。下丁”P(pán):某一位置隨動(dòng)系統(tǒng)的方塊

26、圖如下所示圖21傳遞函數(shù)圖11湖南工業(yè)大學(xué)本科用畢業(yè)設(shè)計(jì) 根據(jù)SIMULINK提供的方框圖，轉(zhuǎn)換為符合仿真要求的圖形:,”不 . <Jraph Src圖22傳遞函數(shù)九塊圖輸入仿真時(shí)間、仿真步長(zhǎng),選擇數(shù)值計(jì)算方法即得到系統(tǒng)的階躍響應(yīng)。圖2,3 K=4系統(tǒng)階躍響應(yīng)圖2月校正系統(tǒng)階躍響應(yīng):13 -如果系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)響應(yīng)特性不好，可以調(diào)出擴(kuò)展庫(kù)中的各種調(diào)節(jié)器，以改善系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)響應(yīng)-比如引入典型的PID調(diào)節(jié)器,加入調(diào)節(jié)器后的系統(tǒng)響應(yīng)如上圖所示。：(2)非線性系統(tǒng)某一帶有死區(qū)的隨動(dòng)系統(tǒng)如下圖所示9死區(qū)范圍±0.5,從系統(tǒng)的階躍響應(yīng)可以看出,由于系統(tǒng)的非線性，使得原來(lái)無(wú)差系統(tǒng)變?yōu)橛胁钕到y(tǒng)，同樣可

27、以引入各種調(diào)節(jié)器來(lái):50>6 ! ；曲用 Dead校正系統(tǒng)，改善系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)響應(yīng)。<工一v:峪:圖2.5非線性系統(tǒng)方框圖；O/湖南工業(yè)大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) (3)離散系統(tǒng) . 從離散系統(tǒng)庫(kù)調(diào)出離散模型，得到系統(tǒng)的方框圖和系統(tǒng)的階躍響應(yīng)如圖所示, eet*<、，9 .T f唱 /圖2.6離散系統(tǒng)圖._ . _ a_ _ I A f一一1 1 7、一一 = 一 J 1二 .丁 圖27非線性系統(tǒng)階躍響應(yīng):圖2; 8離散系統(tǒng)階躍響應(yīng) 2.4小結(jié)MATLAB的SIMULINK對(duì)控制系統(tǒng)可以方便地進(jìn)行仿真計(jì)算，分析控制系統(tǒng)的瞬態(tài)響曲朗|態(tài)指標(biāo)，同時(shí)仿真結(jié)果可以用圖形和數(shù)據(jù)文件輸出，數(shù)據(jù)文件可

28、以在別的系統(tǒng)中應(yīng)用。不僅對(duì)單變量，而且對(duì)多變量及狀態(tài)空間均可仿真計(jì)算，確實(shí)是一種方便、有效的工具。限于篇幅,MATLAB的其它功能,如控制系統(tǒng)的頻域、時(shí)域分析另文介紹,第3章直線一級(jí)倒立擺系統(tǒng)及其數(shù)學(xué)模型GIP系列倒立擺系統(tǒng)是固高科技有限公司為全方位滿(mǎn)足各類(lèi)電機(jī)拖動(dòng)和自動(dòng)控制課程的教學(xué)需要而研制、開(kāi)發(fā)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)平臺(tái)。GIP系列的主導(dǎo)產(chǎn)品由直線運(yùn)動(dòng)型、旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)型和平面運(yùn)動(dòng)型三個(gè)子系列組成。直線運(yùn)動(dòng)倒立擺的基本模塊為直線運(yùn)動(dòng)控制模塊，該模塊由交流/直流伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)滑動(dòng)小車(chē)沿直線軸承滑動(dòng)，完成定位控制和速度跟蹤的任務(wù),在滑動(dòng)小車(chē)上加裝一個(gè)單擺系統(tǒng)，構(gòu)成經(jīng)典的控制教學(xué)產(chǎn)品：?jiǎn)喂?jié)倒立擺系統(tǒng)，可完成各類(lèi)控

29、制課程的教學(xué)實(shí)驗(yàn)，讓學(xué)生具有一個(gè)可供實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證的平臺(tái)。該系統(tǒng)可用測(cè)試、研究和開(kāi)發(fā)各類(lèi)新的控制算法巴3.1 系統(tǒng)組成倒立擺系統(tǒng)包含倒立擺本體、電控箱及由運(yùn)動(dòng)控制卡和普通PC機(jī)組成的控制平臺(tái)'一、標(biāo)r等三大部分爭(zhēng)系統(tǒng)組成框圖如圖3.1o97，:光電同盤(pán)«1倒立攫本體圖31倒立擺系統(tǒng)框圖湖南工業(yè)大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 3.1,1倒立擺的組成小車(chē)由電機(jī)通過(guò)同 步帶驅(qū)動(dòng)在滑桿上來(lái)回如圖3.2 0運(yùn)動(dòng),保持?jǐn)[桿平衡。電機(jī)編碼器和角編碼器向運(yùn)動(dòng)卡反饋小車(chē)和擺桿位置（線位移和角位移）, r . . 圖3.2一敲倒立擺的模型示意圖3.1.2電控箱電控箱內(nèi)安裝有如下主要部件,交流伺服驅(qū)動(dòng)器I/O接口板

30、開(kāi)關(guān)電源開(kāi)關(guān)、指示燈等電氣元件3.1.3其它部件圖電機(jī)倒立擺使用的電機(jī)是由日本松下公司提供的小型小慣量電機(jī)（MSMA系列,200W）.電機(jī)配有專(zhuān)門(mén)的驅(qū)動(dòng)器。編碼器倒立攫系銃使用的是光電新幽阻其工愉觸感喇用一賺制的光柵板作為便移檢測(cè)元件,光柵板上方格之間的距離為0.5nlm左右。編碼器內(nèi)部有一個(gè)發(fā)光元件和兩個(gè)聚焦透鏡，發(fā)射光經(jīng)過(guò)透鏡聚焦后從底部的小孔向下射出，照在編碼器下面的光柵當(dāng)在光柵板上轉(zhuǎn)動(dòng)編碼器時(shí)，由于光柵板上明暗相間的板上，再反射回編碼器器內(nèi)。條紋反射光有強(qiáng)弱變化，編碼器內(nèi)部將強(qiáng)弱變化的反射光變成電脈沖，對(duì)電脈沖進(jìn)行計(jì)數(shù)即可測(cè)出移動(dòng)的距離。控制卡倒立擺還使用了由固高提供的控制卡，型號(hào)是G

31、T-400-SV卡。SV卡的特點(diǎn)是輸出類(lèi)型可以是模擬量或者是脈沖量，它還采用了PID濾波器，外加速度和加速度前饋。通過(guò)調(diào)節(jié)，設(shè)置合適的參數(shù)，可提高控制系統(tǒng)的速度和精度。0a*%15湖南工業(yè)大學(xué)本科莖畢業(yè)設(shè)計(jì) 3.1.4倒立擺特性雖然倒立擺的形式和結(jié)構(gòu)各異，但所有的倒立擺都具有以下的特性：,.非線性倒立擺是一個(gè)典型的非線性復(fù)雜系統(tǒng),實(shí)際中可以通過(guò)線性化得到系統(tǒng)的近似模/"I*.型,線性化處理后再進(jìn)行控制，也可以利用非線性拴制理論對(duì)其進(jìn)行控制,倒立擺的非線性控制正成為一個(gè)研究的熱點(diǎn)a%.不確定性主要是模型誤差以及機(jī)械傳動(dòng)間隙，各種阻力等，實(shí)際控制中一般通過(guò)減少各種卡;.誤差，如通過(guò)施加預(yù)

32、緊力減少皮帶或齒輪的傳動(dòng)誤差，利用滾珠軸承減少摩擦阻力等».e不確定因素齡耦合性倒立擺的各級(jí)擺桿之間，以及和運(yùn)動(dòng)模塊之間都有很強(qiáng)的耦合關(guān)系，倒立擺的控>.%,制中一般都在平衡點(diǎn)附近進(jìn)行解耦計(jì)算，忽略T些次要的耦合量a開(kāi)環(huán)不穩(wěn)定性倒立擺的穩(wěn)定狀態(tài)只有兩個(gè)，即在垂直向上的狀態(tài)和垂直向下的狀態(tài)匕其中垂直向上為絕對(duì)不穩(wěn)定的平衡點(diǎn)，垂直向下為穩(wěn)定的平衡點(diǎn)。約束限制由于機(jī)構(gòu)的限制，如運(yùn)動(dòng)模塊行程限制，電機(jī)力矩限制等為制造方便和降低成本，倒立擺的結(jié)構(gòu)尺寸和電機(jī)功率都盡量要求最小,行程限制對(duì)于倒立擺的擺起尤為突出，容易出現(xiàn)小車(chē)的撞邊現(xiàn)象e3.2模型的建立系統(tǒng)建?？梢苑譃閮煞N：機(jī)理建模和實(shí)驗(yàn)建模

33、。實(shí)驗(yàn)建模就是通過(guò)在研究對(duì)象上:.°V加上一系列的研究者事先確定的輸入信號(hào)，激勵(lì)研究對(duì)象并通過(guò)傳感器檢測(cè)其可觀測(cè)的輸出，應(yīng)用數(shù)學(xué)手段建立起系統(tǒng)的輸入一輸出關(guān)系。這里面包括輸入信號(hào)的設(shè)計(jì)選取，輸出信號(hào)的精確檢測(cè),數(shù)學(xué)算法的研究等等內(nèi)容d機(jī)理建模就是在了解研究對(duì)象的運(yùn)動(dòng)規(guī)律基礎(chǔ)上，通過(guò)物理、化學(xué)的知識(shí)和數(shù)學(xué)手段建立起系統(tǒng)內(nèi)部的輸入一狀態(tài)O關(guān)系。對(duì)于倒立擺系統(tǒng)，由于其本身是自不穩(wěn)定的系統(tǒng)，實(shí)驗(yàn)建模存在一定的困難Q但1A.%.是經(jīng)過(guò)小心的假設(shè)忽略掉一些次要的因素后，倒立擺系統(tǒng)就是一個(gè)典型的運(yùn)動(dòng)的剛體 %下.V,?、/：L九'匚系統(tǒng)，可以在慣性坐標(biāo)系內(nèi)應(yīng)用經(jīng)典力學(xué)理論建立系統(tǒng)的動(dòng)力學(xué)方

34、程。下面我們采用 I>,t其中的牛頓一歐拉方法建立直線型一級(jí)倒立擺系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型a/*/3.2.1 微分方程的推導(dǎo)在忽略了空氣阻力，各種摩擦之后，可將直線一級(jí)倒立擺系統(tǒng)抽象成小車(chē)和勻質(zhì)桿組成的系統(tǒng)，如下圖3.4所示圖3. 4直線一級(jí)倒立擺系銃我們不妨做以下假設(shè):M小車(chē)質(zhì)量、m擺桿質(zhì)量、b小車(chē)摩擦系數(shù)、1擺桿轉(zhuǎn)動(dòng)軸心到桿質(zhì)心的長(zhǎng)度、,I擺,桿慣F加在小車(chē)上的力、X小車(chē)位置、4）擺桿與垂直向上方向的夾角、。擺桿與垂直 /:向下方向的夾角（考慮到擺桿初始位置為豎直向下）， /:圖3.5是系統(tǒng)中小車(chē)和擺桿的受力分析圖、？*其中,N和P為小車(chē)與擺桿相互作用力的水平和垂直方向的分量.注意：在實(shí)。&#

35、171;際倒立擺系統(tǒng)中檢測(cè)和執(zhí)行裝置的正負(fù)方向已經(jīng)完全確定，因而矢量方向定義如圖所.。錄,圖示方向?yàn)槭噶空较?”?同lb）擺桿隔離受力圖 3. 5 （叫小車(chē)隔離受力E1=54分析小車(chē)水平方向所受的合力,可以得到以下方程, (3.1)Mx=F-bx-N湖南工蟻學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)由擺桿水平方向的受力進(jìn)行分析可以得到下面等式:«N=/n(l+/siii6>)kN=mx+ml0cos0-ml62sui把這個(gè)等式代入上式中，就得到系統(tǒng)的第一個(gè)運(yùn)動(dòng)方程:(m+M)x+bxcos0一血夕sin。)=/(3.3)為了推出系統(tǒng)的第二個(gè)運(yùn)動(dòng)方程,我們對(duì)擺桿垂直方向上的合力進(jìn)行分析，可以得到下面方程

36、:P-rngm/?.-(/cos0:即：P-mg=-mlGsiu。-血圖cos0dr-(3.4)為姐平衡方程如下:Plsin。-NlcosB=18(3.5)方程中力矩的方同由于e=H+0，cos°=-cos8,sin0=TinG,故等式前面有負(fù)號(hào)Q合并這兩個(gè)方程，約去P和N,得到第二個(gè)運(yùn)動(dòng)方程:（/+ml平+mgl疝0=-/m/xcos0(3.6)設(shè)。=+。（"是擺桿與垂直向上方向之間的夾角），假設(shè)e與1（單位是弧度）相比很小，即是1,則可以進(jìn)行近似處理：cosJ亭-1落山。=一。用U代表被控對(duì)象的輸入力F»畿性化后兩個(gè)運(yùn)動(dòng)方程如下：(/+用尸,一切g(shù)/0=mx(

37、M+;mx)+bxml6=u(3.7)322傳遞函數(shù)對(duì)方程組（3.7）進(jìn)行拉普拉斯變換，得到(/+.尸)®(s)s?-inglesj-mlX(s)s(M+/n)X(5)y2+bX(s)s-nil(s)s2=U(s)(3.8)注意:推導(dǎo)傳遞函數(shù)時(shí)假設(shè)初始條件為00.湖南工蟻學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 由于輸出為角度以求解方程組(3.8)的第一個(gè)方程，可以得到:X(s) =ml(3.9)把上式代入方程組(3.8)的第二個(gè)方程，,得到:M + mndsml與小k)S7汕MsF=U(S)(3.10)整理后得到傳遞函數(shù):。屹4峋 4上« + 尸)/ _似+川加丸3 I-Ji * .32 bmgl

38、.尸Sq(3.11)其中： = (m+A/)(/+ m/2)-(m/):3.2. 3狀態(tài)空間結(jié)構(gòu)方程系統(tǒng)狀態(tài)空間方程為%二 AX + Bny = CX f Dn方程組(3.12)對(duì)乂。解代數(shù)方程，得到解如下; , -(1+加* ./上 、，,十.0H1(M + 川)+ MmFI(M + a«)+ Mml- I(M + 加)+ MmFm M2fr+/n/2)7 -mlb ,+ml1(M + m)+ MmP 1(M + m)+Mml2 + /(Af +MtnF(3,13)整理后得到系統(tǒng)狀態(tài)空間方程:1配湖南工業(yè)大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)1+ ml2b*> J ,0 Mg/01+ m)+Mm

39、l2、 0-mlb.IM +m)+Minl2/ (M +/M)MmF 0 mgl(M +in)0I + ml2.-1 (M + m)+ Mml20ml/(M + i) + MM尸(3.14)(3.15)由公式(3.7)的第一個(gè)方程為： .(/ + /«/: ) - mgl。= mix對(duì)于質(zhì)量均勻分布的擺桿有：,1 12/華土聞3(3.16)(3.17)于是可以得到:fl c.-ini2 +ml2 (j>-mgltj> = mix化簡(jiǎn)得到:19)皺片=k;寓0加'=口 4 IX b0；000；100000,03g4/001:00-1034/(3.20)10、it實(shí)際

40、的系統(tǒng)模型如下:M小車(chē)質(zhì)量L096Kgm舞相質(zhì)量& 109 Kgb小車(chē)摩擦系數(shù)0 . lN/m/secI擺桿轉(zhuǎn)動(dòng)軸心到桿質(zhì)心的長(zhǎng)度0.2 5m e 擺桿慣量 0.0034 kg*m*mT采樣頻率0.005秒 , 拄意：在進(jìn)行實(shí)際系統(tǒng)的MATLAB仿真時(shí)，我們將采樣頻率改為實(shí)際系統(tǒng)的采樣頻 ， I * 彳率。我們的在實(shí)際操作中自行檢查系統(tǒng)參數(shù)是否與實(shí)際系統(tǒng)相符，否則的改用實(shí)際參 % / / 數(shù)進(jìn)行實(shí)驗(yàn).3.2.4實(shí)際系統(tǒng)模型把上述參數(shù)代入，可以得到系統(tǒng)的實(shí)際模型擺桿角度和小車(chē)位移的傳遞函數(shù)： e(s)_0.0275?X) 0.0102125 ? -0.26705擺桿角度和小車(chē)加速度之間的

41、傳遞函數(shù)為： <D0_0.02725雨- 0.0102125 s? -0.26705(3.21)(3.22)擺桿角度和小車(chē)所受外界作用力的傳遞函數(shù):峋一2.3務(wù)55 sU9) /+ 0.0883167 2 27.9169 s 2.3094223)以外界作用力作為輸入的系統(tǒng)狀態(tài)方程:0 0001-0.08831670一0.225655.0 0.62男 170 27.8285(3.24)1 0 0 00. 0 1 0x X以小車(chē)加速度作為輸入的系統(tǒng)狀態(tài)方程:x y= °0000010I 06 251需要說(shuō)明的是&在固高科技所有提供的拴制器設(shè)計(jì)和程序中，采用的都是以小軍的加速

42、度作為系統(tǒng)的輸入.如果、用戶(hù)需要采用力矩控制的方法，可以參考以上把外界作用力作為輸入的各式63.2.5采用MATLAB語(yǔ)句形式進(jìn)行仿真仿真程序如圖3.6所東圖3.6系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型仿其程序可得仿真曲線和結(jié)果如圖3.7和3.8所示ImpulseResponse0.10.20,3。40.50.6070.80.9Time(sec)oO65ooO432opnvQ.耳OoO圖3.7系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型仿真曲線3,8系統(tǒng)仿真系數(shù)第4章PID控制理論4JPID控制概述在工業(yè)自動(dòng)化設(shè)備中，常采用由比例、積分、微分控制策略形成的校正裝置作為F.Tt.系統(tǒng)的控制器。自從計(jì)算機(jī)進(jìn)入控制領(lǐng)域以來(lái)，用數(shù)字計(jì)算機(jī)代替模擬計(jì)算機(jī)調(diào)節(jié)器.'卜/:/匚bar.V卡組成計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)，不僅可以用軟件實(shí)現(xiàn)PID控制算法，而且可以利用計(jì)算機(jī)的邏輯'*.,功能，使PID控制更加靈活。數(shù)字PID控制在生產(chǎn)過(guò)程中是一種最為普遍的控制方法,/J;'將偏差的比例、積分、和微分通過(guò)線性組合構(gòu)成控制量，對(duì)被控對(duì)象進(jìn)行控制，故稱(chēng)為PID控制器a當(dāng)今的自動(dòng)控制技術(shù)都是基于反饋的概念。反饋理論的要素包括三個(gè)部分:測(cè)量、*比較和執(zhí)行不測(cè)量關(guān)心的變量，與期望值相比較，用這個(gè)誤差糾正調(diào)節(jié)控制系統(tǒng)的響*事這個(gè)理論和