基于matlab的pid控制器设计——界面设计

基于matlab的pid控制器设计——界面设计内容摘要：

于强大的绘图功能，使得设计结果更清晰明了，更具有说服力，有助于对 PID 控制器的各项参数理解，整定及设计方法的掌握。 在设计控制系统时，可灵活运用本设计绘出系统的响应图，求出控制器的各项参数。 校正前后的性能指标，而把更多的时间和精力放在关键问题的思考上，具有重要的现实意义和工程应用价值。 基于 MATLAB 的 PID 控制器设计 —— 界面设计 9 第三章 PID控制器界面设计 根据自动控制原理中控制系统设计及 PID校正网络系统的相关理论知识，先了解所需的各种输入信息、输出信息。 经过分析可得知所设计的 PID控制器设 计工具的界面应分为校正输入、校正输出、提示信息等主要部分组成。 其中校正输入信息中应包括被校正系统传递函数的输入、稳态误差的要求„„ 第一节 界面布置 1． 在 MATLAB界面里，从 FILE文件中选择 NEW→ GUI，选择 Blank（ Default），得到下图： 图 31 2． 在生成的新界面左侧控件模版区选用所需的各类型控件，如 static text, edit box, popupmenu, frame, pushbutton，如图： 图 32 控件选择 武汉工业学院毕业论文 10 PID控制器原理布置输入界面，选择 Static Text,Popup Menu,Frame,Pushbutton四种控件，如图： 图 33 Popup Menu中显示 5个选项： Go(s)=Ko/s(1+To*s) Go(s)=Ko/(1+To1*s)(1+To2*s), To1To2 Go(s)=Ko/s(1+To1*s)(1+To2*s) Go(s)=Ko/(1+To1*s)(1+To2*s)(1+To3*s), To3To1,To2 Go(s)=Ko/s(1+To1*s)(1+To2*s)```(1+Ton*s), n=3, To1To2,``Ton 设置 Static Text为分子、分母的显示， 设置 Pushbutton作为确定选择按钮。 3． 选用 Static Text和 Frame布置输出界面： 图 34 这里用来显示输出信息和响应结果 表示提示信息的部分用蓝色字体表示， PI和 PID显示用黄色字体显示而表示 输出信息显示的为空白。 基于 MATLAB 的 PID 控制器设计 —— 界面设计 11 Pushbutton作为校正后 Bode图和阶跃响应图的显示按钮和重置、帮助按钮 图 35 ，然后保存为 aaa，同时生成 两个文件。 图 36 武汉工业学院毕业论文 12 第二节 设置控件属性 双击控件可看到其属性编辑器“ property inspector” 图 37 可进行控件属性的设置和修改。 需要设置的主 要是 string 属性，该属性的取值是字符串，它定义控件对象的说明文字，如按钮上的说明文字、静态文本上的提示文字等，通过设置各控件的 string 属性来命名控件。 在 版用中文来命名控件时在运行后界面上不显示中文，需要在 .m 文件里修改，利用 set（ handle，‘属性名’，属性值设置 .，„„）命令进行修改。 例如： function design_OpeningF(hObject, eventdata, handles, varargin) = hObject。 语句 后编写以下语句 set(,‘ string39。 ,39。 校正输入信息： 39。 ) set(,‘ string39。 ,39。 被校正系统 39。 ) 第三节 编辑回调程序 完成 PID 控制器设计界面的各控界面件布局后，也就完成了整个界面的结构设计，接下来则是功能设计，即要编制控件的回调程序，点击按键 显示出 m 文件，如图： 图 38 基于 MATLAB 的 PID 控制器设计 —— 界面设计 13 然后在工具栏中点击图象 显示所有回调名单，显示如下图： 图 39 由上可直接在 ggg. m 中的相应语句后添加适当的程序语句 详见附录 武汉工业学院毕业论文 14 第四章 PID控制器设计工具应用 控制器界面如图： 图 41 第一节 PID控制器设计工具的使用方法 1. 在输入框中 图 42 在下拉菜单中选择 Go（ s）类型，然后输入待校正系统的分子和分母，点击“确定”按钮。 基于 MATLAB 的 PID 控制器设计 —— 界面设计 15 图 43 可以看到相应信息和控制类型的输出。 图 44 可以显示出 Bode 图，阶跃响应图 如果需要重新输入，可以点击“重置” 按钮。 第二节 PID控制器设计工具应用实例 在过去的几年中，汽车设计部门在建立动力系统模型时，非常时兴采用所谓 “面向控制”，或者称为“控制设计”模型。 他们用这一类模型描述了汽车动力系统的许多问题，其中包括发动机、节流阀、发动机活塞运动、化油器动力学特性、燃油系统、发动机扭矩、转动惯量等问题。 到了 20 世纪 80 年代，为了减少汽车的废气排放量，武汉工业学院毕业论文 16 汽车制造商们的关注焦点变成了燃烧室中的燃油 /空气比。 为了将这个比值控制在规定的范围内，需要同时控制进入发动机油路系统的空气流量和燃油流量。 这里，将燃油进量指 令视为控制系统的输入，而将发动机转速视为控制系统的输出 [9， 11]，假设发动机控制系统的框图模型如图，其中 T=，试设计一个合适的校正网络，使系统阶跃响应的稳态误差为零，超调量小于 10%，调节时间不超过 10s（按 2%准则） 干扰 R（ s） + Y（ s） + 发动机速度 图 45 第三节 PID控制器设计工具应用实例结果分析 显示 Bode 图为： 图 46 校正网络 Gc（ s） 2 （ +1）（ 4s+1） 基于 MATLAB 的 PID 控制器设计 —— 界面设计 17 显示阶跃响应图为： 图 47 武汉工业学院毕业论文 18。