基于SIMULINK的PID控制器设计与仿真
1引言
MATLAB是一个适用于科学计算和工程用的数学软件系统，历经多年的发展，已是科学与工程领域应用最广的软件工具。该软件具有以下特点：数值计算功能强大；编程环简单；数据可视化功能强；丰富的程序工具箱；可扩展性能强等。Simuli
k是MATLAB下用于建立系统框图和仿真的环境。Simuli
k环境仿真的优点是：框图搭建方便、仿真参数可以随时修改、可实现完全可视化编程。
比例积分微分（Proporitio
alI
tegralDerivativePID）是在工业过程控制中最常见、应用最广泛的一种控制策略。PID控制是目前工程上应用最广的一种控制方法，其结构简单，且不依赖被控对象模型，控制所需的信息量也很少，因而易于工程实现，同时也可获得较好的控制效果。
2PID控制原理
当我们不能将被控对象的结构和参数完全地掌握，或者是不能得到精确的数学模型时，在这种情况下最便捷的方法便是采用PID控制技术。为了使控制系统满足性能指标要求，PID控制器一般地是依据设定值与实际值的误差，利用比例（P）、积分（I）、微分（D）等基本控制规律，或者是三者进行适当地配合形成相关的复合控制规律，例如，PD、PI、PID等。
图21是典型PID控制系统结构图。在PID调节器作用下，对误差信号分别进行比例、积分、微分组合控制。调节器的输出量作为被控对象的输入控制量。
f图21典型PID控制系统结构图
PID控制器主要是依据给定值r（t）与实际输出值y（t）构成控制偏差，
用公式表示即e（t）r（t）y（t），它本身属于一种线性控制器。通过线性组
合偏差的比例（P）、积分（I）、微分（D），将三者构成控制量，进而控制受控对
象。控制规律如下：
其传递函数为：
11
det
utKpetTi0etdtTd
dt
Gs

UsEs

Kp1
1Tis
TdS
式中：Kp比例系数；Ti积分时间常数；Td微分时间常数。
3Simuli
k仿真
31建立数学建模
设被控对象等效传递函数为
G0s

2s
2105s
1

s2

225s
1
32仿真实验
在传统的PID调节器中，参数的整定问题是控制面临的最主要的问题，控制系统的关键之处便是将Kp、Ti、Td三个参数的值最终确定下来。而在工业
f过程控制中首先需要对PID控制中三参量对系统动态性的影响进行实际深入地了解，才能确定怎样将三参数调节到最佳状态。在本实验中，对各参量单独变化对系统控制作用的影响进行讨论，其中在对一个参量变化引发的影响进行讨论时，需要将其余两个参数设定为常数。
321P控制作用分析
先分析比例控制作用。设Td0、Ti∞、Kpr