实验八 控制系统设计及PID调节实验-演示教学 (2)

图8.4 磁悬浮PID控制MATLAB仿真模型

其中PID控制器为封装后的PID控制器，双击模块打开参数设置窗口。

（2）用试凑法设计系统，按表8-1中所给定的参数设置PID控制器参数进行仿真，仿真结果填入表8-1中。

用试凑法设计系统时，仅靠一次设计往往不能同时全部的性能指标。需要反复调整参数，直到得到满意的设计结果。表8-1中也可加入自己调整的数据。 （3）由于步骤（2）曲线不收敛，因此增大Kp

3、PID实时控制

注意：在进行MATLAB实时控制实验时，请检查磁悬浮系统机械结构和电气接线有无危险因素存在，在保障实验安全的情况下进行实验。

（1）安装好PCI1711采集板驱动和MATLAB实时控制软件。

（2）进入 MATLAB Simulink 实时控制工具箱“Googol Education Products”打开“Magnetic Levitation System \\ PID Experiments”中的“PID Control Demo”如图8-5所示。

图8-5 磁悬浮PID MATLAB实时控制界面

（3）双击“PID”模块进入 PID 参数设置，如下图8-6所示，把仿真得到的参数输入控制

器，点击“OK”保存参数。

图8-6 PID控制器参数设置界面

（4）点击“

”编译程序，编译成功后在MATLAB命令窗口中有提示信息：Successful

completion of Real-Time Workshop build procedure for model

（5）选择外部模式“Extermal”，点击“”连接程序。点击“”运行程序。检查电磁铁是否有一定的磁力（用小球试探），如果没有，请检查系统信号是否正常。

（6）程序运行后，用小球在电磁铁附近可以试探到电磁铁有一定的吸力。将小球用手放置到电磁铁下方期望悬浮的位置，程序进入自动控制时，缓慢松开手。

（7）用示波器“Scope”观察实验数据，给小球一个很小的扰动，观察示波器的显示情况。 （8）分别修改PID控制参数Kp、Ki、Kd，观察控制结果的变化，。

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（9）实验数据输出到MATLAB工件空间的方法：在Scope参数中，选中History，对Scope数据进行设置，Save data to workspace，设置数据名称，Format选Array。 4、磁悬浮小球模拟控制实验

有关模拟控制系统实验箱的内容见附录3。

五、数据记录 1、

表8-1 试凑法设计PID控制器 PID参数 Kp=0.5 Ki=0 Kd=0 仿真曲线 指标 Mp tp ts Kp=0.8 Kp=0.8 Kp=1.5 Ki=0 Ki=0 Ki=0.03 Kd=0 Kd=0.05 Kd=15

2、将实验数据输出到工作空间显示并记录。

六、实验报告

1、写出控制系统模型和控制框图。

2、记录步骤1程序运行显示曲线，在图上读出超调量，峰值时间，调节时间 3、完成表8-1，根据表8-1分析PID参数变化对系统响应的影响。 4、分析PID参数对实时控制系统的影响情况。 5、分析实时控制数据和仿真结果的差别。

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