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控制系统仿真范文1
关键字：三轴转台；PID算法；STM32；姿态控制；捷联惯导系统；
近些年来，随着现代战争的日益发展，无人机也因其无人驾驶的独特性能得到各国的重视与关注。飞行仿真转台能够真实地模拟出无人飞行器的动力学特性，在实验室中就能对飞行器的飞行姿态进行仿真，是检测无人飞控系统性能以及进行半物理仿真实验的重要装置。三轴转台的控制精度直接影响了仿真或调试、检测的结果，因此，三轴转台的控制系统设计往往决定了转台的质量。本文结合实际设计了一种可实时测量平台上传感器数据的飞行仿真转台控制系统。
1系统结构及总体方案设计
本三轴转台控制系统由惯性传感器模块、STM32微控制电路、OLED显示模块、按键输入模块、步进电机驱动模块、RS 232串口通信模块、编码器数据采集模块等部分组成。系统整体结构框图如图1所示。惯性传感器系统采集到原始信号，通过I2C总线发送给STM32微控制器，STM32控制器运用捷联惯导算法处理惯性传感器获得的数据，解算出转台的实时姿态。在LCD液晶显示屏上实时显示姿态参数，另外使用MAX3232将TTL电平转换成RS232电平，再与PC机的COM口连接，并将姿态数据打包成固定格式的串口数据包，通过串口发送给上位机软件，在PC端上位机软件实时动态显示姿态参数和波形曲线。在上位机软件上可以控制三轴平台的状态，模拟无人机的俯仰、翻滚、航向三轴方向上的姿态控制，控制信息通过COM口发送给STM32控制器，编码器模块采集三轴平台的转动数据经过PID算法处理后反馈给驱动电路控制步进电机转动，提高了三轴转台的转动精度。三轴平台与控制系统之间的数据采用光电隔离，防止电机干扰和损坏控制系统。
2硬件设计
2.1步进电机驱动部分
步进电机驱动部分电路原理如图2所示。步进电机的控制信号主要是CLK，CW，ENABLE，分别控制步进电机的速度和转角、电机的正反向转动以及电机的使能，3个信号均须用光耦隔离电路隔离后与控制台连接。光耦的主要作用是防止电机干扰和损坏微控制器接口电路，其次光耦还起到对控制信号进行整形的作用。对于CLK与CW信号，要选择高速光耦，以保证信号经过光耦后不会发生滞后或者畸变而影响电机驱动的性能。CLK与CW信号采用6N137高速光耦隔离，而ENABLE信号采用TLP521普通光耦隔离。
驱动电路电源采用12V开关电源供电，VMB和VMA是步进电机驱动电源引脚，为达到稳压的目的，VMB和VMA应当接入瓷片去耦电容和电解电容。OUTAP，OUTAM，OUTBP，OUTBM引脚为步进电机两相输出接口。NFA，NFB为电机两相最大驱动电流定义引脚，由于实际步进电机每相的最大驱动电流为2.5A，则取串联电阻为0.2Ω，PGNDA，PGNDB和SGND根据定义分别接电机两相驱动引脚地和逻辑电源地。
逻辑控制电路的电源为5V，VDD为逻辑电源输入引脚，应当接入去耦电容和旁路电容来减小干扰噪声的影响。RESET为芯片复位脚，低电平有效。步进电机在低频工作时，存在振动大、噪声大的缺点，细分驱动的细分功能可以解决这些问题，M1，M2是TB6560的细分设置引脚，外接拨码开关可以设置不同的细分值，譬如整步、半步、1/8细分、1/16细分等。步进电机由于自身状况、电源状况和脉冲频率等其他因素的影响，可能会产生高频噪声，通过电流衰减模式的设置可减小这种噪声，DCY1和DCY2为电源衰减模式定义引脚，外接拨码开关以进行模式设置。
2.2基于STM32的接口电路设计
基于Cortex M3内核的STM32F103ZET6是意法半导体生产的高性能嵌入式微处理芯片，该芯片内核最高可达72MHz工作频率，有512K的闪存程序存储器和64K字节的SRAM，有多达80个标准IO口，有3个12位模数转换器，11个定时器，同时有13个通信接口，其中有2个I2C接口、5个串行接口、3个SPI接口，并支持USB2.0，SDIO和CAN总线接口，是一款专门为满足高性能、低功耗、实时应用系统而设计的嵌入式微处理器，并且该芯片能很好地满足本控制系统的控制、处理、数据采集、传输、显示等功能。基于以上优点，本控制系统采用STM32F103ZET6作为微控制系统的核心处理器，STM32微处理器接口电路如图3所示。
2.2.1捷联惯导模块
捷联惯导模块使用的是MPU6050，其为一款集成了三轴陀螺仪和三轴加速度计的六轴运动传感器，含有可扩展的数字运动处理器DMP，可通过I2C接口与其他数字传感器连接。传感器内部集成16位AD，测量到的三轴角速率和三轴加速度模拟量信号经过AD转换为数字量信号，将数字信号存储到传感器的寄存器中，STM32通过I2C总线接收到角速率和加速度数字信号。应用捷联惯导算法将陀螺仪测量的载体角速度解算成姿态矩阵，从中提取载体的姿态信息，并用姿态矩阵把加速度计的输出从载体坐标系变换到导航坐标系，进行导航解算。微控制将解算得到的姿态信息打包成固定格式的串口数据发送给上位机软件，并在上位机上实时显示。
控制系统仿真范文2
【关键词】 高压直流输电 极控系统 PSCAD/EMTDC 控制特性 仿真分析
1 绪论
直流输电 （HVDC）的发展历史到现在已有百余年了，其在输电技术发展初期曾发挥作用，但存在直流电机串接运行复杂，高电压大容量直流电机存在换相困难等技术问题，发展进展缓慢[1]。近年，随着电力电子技术、计算机技术和控制理论的迅速发展，晶闸管逐渐淘汰汞弧阀，使高压直流输电技术日趋完善，建设费用不断下降，可靠性提高，直流输电越来越显示出它的重要性，目前在大功率远距离输电、交流系统间异步联接等方面都得到了广泛的应用[2，3]。
2 高压直流输电系统原理
2.1 换流器的基本原理
换流器的功能是实现交流-直流或者直流-交流的变换。交流发电机发出的交流电力，送到换流站，经过换流变压器变压和实现电隔离之后，接到换流器，将交流转换成直流，通过直流平波电抗器和输电线路送到线路另一端的换流站，再变换成交流电供给受端系统中的负荷[4，5]。
2.2 换相失败的原理
在直流输电系统中，由于整流器阀在电流关断后的较长时间内处于反向电压下，所以仅当触发电路发生故障时，整流器才发生换相失败。直流输电系统中大部分换相失败都发生在逆变器，换相失败是逆变器最常见的故障[6]，一旦发生换相失败，外接的直流电源就会通过晶闸管电路形成短路，或使变流器的输出平均电压和直流电动势变成顺向串联，由于逆变电路的内阻很小，形成很大的短路电流，这种情况称为逆变失败，或称为逆变颠覆[7]。
3 高压直流输电系统建模
由于本文在CIGRE模型的基础上加设定电压控制，所建直流系统为双桥12脉动单极大地返回式直流输电系统。两侧交流系统均用戴维南定理进行等值，整流侧交流系统额定线电压为345kV，额定直流电压为500kV，额定直流传输功率1000MW，短路比为2.5∠84°；逆变侧交流系统额定线电压为230kV，短路比为2.5∠75°，两侧阀通过直流母线串接平波电抗器相连。[8]
4 HVDC系统仿真分析
4.1 稳态运行分析
稳态运行特性即模拟高压直流输电系统正常状态下的工作状况。启动过程耗时数百毫秒，逐步升高直流电压和直流电流，也称软起动。这种启动方式可有效防止直流输电线路的对地电容和直流功率突变对交流系统的大扰动。
启动时，整流侧、逆变侧均为定电流控制。启动成功后，减小逆变器的越前触发角β，触发角的变化速率缓和，使直流电压达到设定值。在t=0.35s时达到稳态，稳态时，整流测运行在定电流控制模式，逆变测运行在定电压控制模式，整流侧触发角α维持在21°，逆变侧触发角为141°。通过仿真运行，稳态时直流电压、电流和触发角与预计值相符。
4.2 直流线路短路故障及其再启动分析
直流短路的特征是：交流侧通过换流器形成交替发生的两相短路和三相短路；短路会瞬时的引起整流器电流增加，并使逆变器电流减小。
此时，整流器的电流控制的作用是降低直流电压，并使电流回到它的正常整定值Id；在逆变器中，电流变得比电流控制器参考整定值I小。结果，逆变器的运行方式从定电压控制转变为定电流控制，这使逆变器电压减小到零。故障时，整流测初始会造成短路故障电流的过冲，这是由于线路电容放电引起的；而逆变侧直流电流减小，两侧直流电压均跌落。此外，在该故障方式下，整流侧控制器作用会使其α角增大，再启动回路起作用时，使得系统整流侧触发角快速升高至150°，整流侧直流电流发生过冲而超过整定值，两侧VDCOL均动作，使电流指令值减小。而逆变侧在控制器的作用下会迅速使β、γ角增大，然后逐渐趋于稳定。
5 结论及展望
本文对所建立的PSCAD/EMTDC直流模型进行了模拟仿真。通过仿真分析可以看出，高压直流输电控制系统的响应速度非常快，在发生故障时，为了降低故障影响并快速恢复，直流输电控制系统的控制模式会发生快速切换，相互配合。这种调节方式特别适用于受端交流系统等值阻抗较大的场合。[9]
HVDC在我国仍处于新兴发展阶段，我国地域辽阔，能源分布不平衡，远距离大容量输电势在必行。利用高压直流输电作异步联网在技术、经济和安全性等方面的优势已在世界范围内得到证明。因此高压直流输电技术必将以其技术上和经济上的独特优势，在远距离大容量输电和全国联网两方面对我国电力工业的发展起到十分重要的作用。
参考文献：
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[7]潘丽珠，韩民晓，文俊，李跃.基于EMTDC的HVDC极控制的建模与仿真[J].高电压技术，2006.9.
控制系统仿真范文3
关键词：波束控制；仿真测试；软件
中图分类号：TP391文献标识码：A文章编号：1009-3044(2008)21-30544-03
Design and Implement of the Simulation Testing Platform of Beam Steering System
FU Wei, SU Ya-qi
(CETC No.38 Research Institute,Hefei 230031,China)
Abstract: Steering the beam direction is the main function of beam steering system of phased array radar, test the beam steering system and TR unit performance is signify during the development of the antenna. In this paper, a design and implement of simulation testing Platform is described, using the hardware technical, communication technical, as well as auto testing technical and software technical in the designing.
Key words:beam steering; simulation testing; software
1 引言
波束控制系统是相控阵雷达所特有的，其主要功能相当于机械扫描雷达中的伺服随动系统。在大型相控阵雷达中，由于天线内的TR组件数目庞大，系统的测试工作十分复杂，采用人工测试方法不可行。在阵面及TR单元测试过程中，结合系统硬件设计，采用网络通信手段，利用自动测试和软件技术设计了一套波束控制系统测试仿真平台。该系统测试主机采用PC机，通过网络通信方式与波控分机连接。系统软件采用VC编写，WINDOWS平台，窗口界面，波控分机软件采用嵌入式操作系统VxWorks，其功能包括对天线阵面、对子阵、对天线单元的测试。该系统在实验室模拟雷达实际工作状态，缩短阵面调试周期，在对天线的测试过程中显示了极大的优越性。
2 系统组成
相控阵雷达与传统的机械扫描雷达相比，主要的优点是对天线波束的控制的灵活性。波束控制系统是实现这种灵活性的关键总体来说，其主要功能要求为[1-2]：
1)能完成雷达系统要求的基本功能；
2)满足对天线波束转换的速度要求；
3)尽可能地减少波束控制系统的设备量，以降低成本；
4)便于波束控制系统的调试和维修。
在本文的波束控制系统中，波控分机采用嵌入式工控机和接口板组成。波控分机负责与测试主机通信，按通信协议进行数据解析，产生控制数据及驱动板的驱动信号，与阵面驱动板通信，驱动板根据由波控分机分发的控制及驱动信号对每个TR组件进行布相。测试主机模拟波束调度系统工作设定天线、阵面及TR单元工作参数，并与测试矢网通信采集测试数据。图1为测试系统构成示意图。
3 工作原理
本文的测试系统的具体工作过程为：测试主机通过人机交互界面获得工作控制指令，按照控制指令内容设置波束控制系统的工作参数（工作模式、扫描起始角、扫描终止角、步进角等）或子阵（阵面）测试指令（选定TR单元、设定送给该单元的特定角度值、设定TR单元的工作状态等），测试主机通过交换机将控制指令发给波控分机，波控分机根据配相方程[3]（公式（1））计算得出移相值。波控分机产生的移位数据及定时信号（驻留结束信号、T/R脉冲信号）通过串行数据总线经驱动板送入阵面的每个TR单元。移位数据在移位脉冲的作用下，同步传输到阵面的每个TR单元，TR单元将移位数据存储在各自对应的寄存器中，并在驻留结束脉冲和T/R脉冲的共同作用下，完成波束控制工作。同时波束数据通过数据采集链路送入测量矢网，矢网将采集到的数据反馈给测试主机形成测试文件。
式中，m――TR单元在阵面中的列；
n――TR单元在阵面中的行；
θB、φB以阵面中心为坐标原点的波束指向角；
?准m――列移相值；
?准n――行移相值；
dy――阵面中天线单元的行间距；
dx――阵面中天线单元的列间距；
4 系统设计
4.1 设计思想
从图1中可以看出整个测试系统形成了一个闭环网络：由测试主机充当波束调度系统，对波控分机分发控制信息，对波控分机进行管理；波控分机通过网络实现与测试主机的数据交换，控制驱动板对TR单元进行驱动；驱动板通过串行总线接收波控分机的控制信号和移位数据，并根据控制信号对阵面中的TR单元进行布相管理；测量矢网通过数据采集通路采集TR单元的布相数据再发送给测试主机进行分析。
在系统的硬件设计上，波控分机采用PC104＋ispEPLD接口板模式，该模式充分利用了PC104的高效性和epld接口板的编程灵活性。PC104是被广泛应用于嵌入式系统的工业控制计算机，具有丰富的对外通信端口和多种存储设备接口，用户可以方便的根据自己的需要选择合适的设备配置组合，极高的运算速度可以满足大多数工业用户的需求。本文系统中选用的EPLD为Altra公司的isp器件，配合MaxPlus Ⅱ可以进行方便的在线编程，并可通过在线仿真得到预期结果，用于与实际执行结果进行比较，实现编程的快速可靠性。
整个系统的通信拓扑结构类似于一个带回馈四层网络通信结构：
第一层由测试主机和波控分机组成，使用RJ45接口通信，峰值速率100Mb/s，用于测试主机与波控分机通信；
第二层由波控分机与驱动板构成，波控分机与驱动板使用串行接口通信，传输控制指令和移相数据；
第三层由驱动板与TR组件构成，驱动板通过串行总线，将移相数据打入TR组件；
第四层由测量矢网与TR组件构成，测量矢网通过测试线路将TR布相数据采集到矢网中，并产生测试文件，经由回馈通路发送到测试主机，供测试主机进行分析。
在测试主机的软件设计上，考虑到人机交互与执行效率的要求采用VC进行编写；在波控分机的软件设计中，重点考虑的是系统的执行效率和速率，采用VxWorks作为系统环境，利用Tornado编译环境中自带的调试工具对波束控制系统的嵌入式软件进行编译调试，极大地提高嵌入式软件设计的便利性，缩短了测试系统的调试周期。
4.2 软件设计实现
波控分机主要的功能是根据测试主机发送的控制指令产生移相数据并对驱动板进行驱动，分发移相数据。基本处理流程如图2所示。
测试主机的软件设计采用VC可视化编程，使整个软件更加模块化、功能化、人性化。
系统功能分为：
阵面布相测试：按照相控阵雷达实际工作状态设定阵面的工作模式，模拟雷达实际工作天线情况，采集阵面布相数据，分析天线波束波瓣特性。
TR单元测试：对单个TR单元进行测试，具体分为手动测试和自动测试。手动测试时给出特定的移相、衰减值对单个TR单元进行一次布相，通过矢网进行数据采集，分析TR单元性能；自动测试根据天线维数进行选择，在一维相控阵中只有水平布相起始角、水平终止角、水平步进角有效，在二维相空阵雷达中水平和垂直两个方向的角度都必须进行设定，设定完成后对单个TR单元进行连续布相，通过矢网进行数据采集，分析TR单元工作特性。
图3～图5为测试系统运行时界面。
5 总结
相控阵雷达波束控制系统工程性强，对系统的性能及效率要求高，同时因为它需要与大量的硬件设备进行交互，要同时实现对天线阵面的控制和对TR单元的测试有一定的难度。波束控制系统测试仿真平台在设计实现过程中融合了网络通信技术、数据处理技术、自动测试技术，有效实现了波束控制系统的在线仿真测试功能，为整个天线系统的测试带来了便利。
参考文献：
[1] 束咸荣,何炳发,高铁.相控阵雷达天线[M].北京:国防工业出版社,2007:238-248.
[2] 张光义,赵玉洁.相控阵雷达技术[M].北京:电子工业出版社,2006:92-96.
控制系统仿真范文4
关键词 液压伺服 板形 弯辊力伺服控制
中图分类号：TP391.9 文献标识码：A
1项目简介
板形控制是冷轧板带加工的核心控制技术之一，近年来随着科学技术的不断进步，先进的板形控制技术不断涌现，并日臻完善，板形控制技术得到了发展，并促进了冷轧板带工业的装备进步和产业升级，生产效率和效益大幅提升。板形控制是现代钢铁企业日益广泛采用和致力于深入研究的课题，而液压弯辊系统作为最常用的板形控制手段之一，液压弯辊装置是为了改变工作辊的凸度来控制板型，当凸度增加时成为正弯，当凸度减小时成为负弯。工作辊弯辊系统能够在轧制期间及闭环控制回路的设置期间动态地修正辊缝，以便在整个带钢长度上板形恒定。
当辊缝有载荷状态，由轧制力使工作辊压靠支承辊，当辊缝无载荷状态，该任务由工作辊平衡系统所取代。因此在工作辊和支撑辊之间确保了安全摩擦锁紧及消除了上，下工作辊轴承装配的间隙。当增加液压压力时，该平衡缸作为工作辊弯辊而起作用。如没有工作辊弯辊，那么辊缝形状将是凹形即辊缝取决于辊凸度、带宽和轧制力，辊缝变成凸形。因此通过规定的工作辊弯辊，工作辊的作用形状改变，随之辊缝形状也改变。目前广泛应用于轧机的板形控制之中，但由于其技术上的难度和基础研究起步较晚，目前国内设计的轧机大多数都是采用类比方法进行弯辊液压系统的设计，或者是成套引进国外的技术，这种类比设计方法由于缺乏足够的设计理论和依据，存在很多缺陷，不是难以满足设计要求，就是造成设备能力和资源的浪费。因此，深入研究板形控制液压弯辊系统弄清其设计思想和原理，无疑具有重要的理论意义和实际价值。基于上述思想，本项目以1450冷连轧机弯辊力伺服控制统仿真分析为对象重点。
2系统组成和工作原理
弯辊力控制系统是由液压缸产生一定的弯辊力，这个弯辊力作用于工作辊，使工作辊瞬间改变其挠度，进而改变辊缝形状，从而实现对于板材形状的调整。实际工作中，是用液压缸中的工作压力来表示弯辊力的，再通过压力传感器反馈给控制单元，控制单元将反馈信号和已经设置好的压力数值做深入的分析和比较，然后通过伺服阀的开度去控制液压缸输出的弯辊力，从而实现了系统的闭环控制
控制弯辊力的系统相对复杂的一个系统，在查阅了有关该系统的一些资料后，将弯辊力控制系统化简成为一个压力控制伺服系统，系统组要是由以下几部分组成，分别是伺服放大器，计算机控制部分，电液伺服阀，液压缸，以及负载及压力传感器等组成部分。经过分析得到系统的结构简图见下图1：
图1 弯辊控制系统结构简图
图1中压力传感器将采集到的弯辊液压缸压力值反馈至伺服阀的控制单元，组成弯辊力闭环控制系统。在整个板带的轧制过程中，要根据板带的实际形状来实时的去调节弯辊力的大小，使得在预设定的弯辊力值附近波动。由图1可以画出电液伺服弯辊力控制系统的原理图，见图2。
图2 电液伺服弯辊力控制系统的原理图
3项目数据与设计任务
4系统数学模型的建立
（1）控制器采用PI调节器传递函数：
式中，E0为控制器的输出电压，PI 控制器中的比例、积分系数Kp、KI，采样时间为t，E（t）为输出的偏差电压。
（2）伺服放大器的传递函数：
伺服放大器是将电压转换为电流对伺服阀进行控制的，可把传递函数近似的看成是一个比例环节。
I=KaE0
I为放大器输出的电流，Ka放大器的放大系数。
（3）电液伺服阀阀芯位移与放大器输出电流的关系：
xv为伺服阀的阀芯位移，wsv为伺服阀固有频率，为伺服阀阻尼比，Ksv为伺服阀位移对电流的放大系数。
（4）伺服阀流量与伺服阀阀芯位移的关系为：
W为伺服阀阀芯面积梯度，伺服阀的流量为伺服阀的工作压力为PL，流量系数为Cd， Ps为供油压力。
（5）液压缸的连续性方程：
Vt为液压缸控制腔初始容积，液压缸无杆腔面积为Ah，液压缸位移为xp，Ctp为液压缸总泄露系数，液压油等效容积模量为[e。
（6）对负载进行受力分析得到负载平衡方程：
弯辊力为Fg，液压缸有杆腔面积为A'，折算到液压缸活塞上的等效质量为m1，液压缸的背压为Pb，负载阻尼系数为Bp，负载等效弹簧刚度为kL。
（7）压力传感器选用的是美国PARKER公司的SCP系列，其传递函数可以看做是一阶惯性环节：
控制系统仿真范文5
【关键词】无刷直流电机；电流滞环；反电势
1.引言
无刷直流电机（Brushless DC Motor，以下简称BLDCM）是随着电力电子技术及新型永磁材料的发展而迅速成熟起来的一种新型电机。以其启动转矩大、调速性能好、效率高、过载能力强、性能稳定、控制结构简单等优点，同时还保留了普通直流电机优良的机械特性，广泛应用于伺服控制、数控机床、机器人等领域[1]。随着BLDCM应用领域的不断扩大，对控制系统设计提出了更高的要求。为此，建立BLDCM控制系统的可视化仿真模型，可以有效的减少控制系统的设计时间，同时充分利用Simulink仿真的优越性，加入不同的扰动以及变化的参数，以便考察系统在不同控制条件下的动、静态特性。在分析了BLDCM数学模型的基础上，借助MATLAB的Simulink工具，建立了BLDCM控制系统的仿真模型，并利用该模型，进行了控制系统的仿真试验，结果表明，通过该仿真模型验证了数学模型的有效性及控制系统的合理性，加快了BLDCM控制系统的调试进程。
2.无数直流电机的数学模型
BLDCM由定子三相绕组、永磁转子、逆变器、转子磁极位置检测器等组成[1]，其转子采用瓦形磁钢，进行特殊的磁路设计，可获得梯形波的气隙磁场，定子绕组采用集中整距绕组，由逆变器提供给方波电流。BLDCM梯形波反电动势和方波电流之间的关系，如图1所示。BLDCM的反电动势波形是梯形波，并且定子和转子间的互感是非正弦的[2]，在此，采用感应电动机d-q变换理论的方法进行分析效果不理想，而直接利用电动机原有的相变量法，根据转子位置，采用分段线性表示感应电动势。
3.1 BLDCM本体模块
3.2 电流滞环控制模块
由仿真波形可以看出，在n=2400r/min的参考转速下，系统响应快速且平稳，相电流和反电动势波形较理想。图9、10表明：起动阶段系统保持转矩恒定，没有造成较大的转矩和相电流冲击，说明参考电流的限幅作用有效；空载稳速运行时，忽略系统的摩擦转矩，此时的电磁转矩均值为零；在t=0.5s时突加负载，转速发生突降，但又能迅速恢复到平衡状态，稳态运行时无静差。仿真结果表明了本文提出的这种BLDCM仿真建模方法的有效性及控制系统的合理性。
5.结论
在分析BLDCM数学模型的基础上，在Matlab/Simulink仿真环境下，结合独立的功能模块与S-Function模块，建立了BLDCM双闭环控制系统仿真模型，仿真结果表明：波形符合理论分析，系统能够平稳运行，具有较好的动、静态特性。采用此BLDCM仿真模型，可以便捷的实现与验证控制算法。为分析与设计无刷直流电机控制系统提供了有效手段，也为实际电机控制系统的设计提供了新的思路。
参考文献
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控制系统仿真范文6
【关键词】模糊PID控制；MATLAB仿真
1.引言
在传统的控制方法中，PID控制凭借其算法简单、精度高、可靠性强、技术成熟、应用广泛的优点脱颖而出，占据了工业控制系统80%以上的份额；然而随着现代控制系统越来越复杂，精度要求也越来越高，传统、单一的控制策略已经无法满足设计性能的要求，同时，随着电子技术和计算机的发展，各种新兴的智能算法也不断涌现，将传统算法和智能算法相结合，成为现代控制系统策略选择的趋势。作为智能控制中最重要且最有效的手段之一的模糊控制，在应对复杂系统的非线性和时变特征时有着较好的表现，因此越来越多的被应用到工程实践中，并已取得了不俗的成绩。本文介绍的是基于传统的PID控制和现代控制理论中的智能模糊控制相结合的一种控制方法，用MATLAB&Simulink软件和模糊逻辑工具箱设计控制系统结构模型，并通过仿真结果证明该控制方法具有更优的性能。
2.PID模糊控制系统的结构
3.利用MATLAB&Simulink软件进行控制仿真
基于现代控制理论的模糊控制，内容比较抽象，理论性较强，比较枯燥。另外，模糊控制是模糊集合理论、模糊语言变量以及模糊逻辑推理为基础的一种计算机控制，它处理的问题可能难以靠解析求解，需要采用复杂的数值计算方法，采用软件编程，不仅工作量大，而且过程繁杂，大大制约了控制方法的性能验证和工程实现。
MATLAB&simulink是MathWorks公司推出的当今国际控制界最为流行的面向工程和科学计算的高级语言，是公认的最为灵活和有效的仿真软件。而且随着智能控制的迅速推广应用，MathWorks公司已经添加了智能逻辑控制工具箱，其中包括模糊控制工具箱、神经网络控制箱等热门工具。模糊逻辑工具箱提供了一套用于构造模糊控制系统的图形用户界面，条理清晰，一目了然。在当前绝大多数实验室没有硬件设备和实验手段进行模糊控制实验的情况下，选用MATLAB软件进行仿真是比较合理的选择。
4.仿真过程解析
在用MATLAB软件进行仿真的过程中，以下方面需要考虑：
5.仿真结果
6.结束语
PID控制与智能控制相结合的控制方式在自动控制领域正不断的发展，本文引入MATLAB仿真来解决大多数实验室没有硬件设备和实验手段进行模糊PID控制实验的现状，结果表明此方法能大大缩短编程和设计工作量，所设计的仿真系统通用性强，能非常形象和直观的看到输入和输出的对应关系，与常规PID控制对比，模糊PID控制显示出了其优越性，可以预计，MATLAB仿真在智能控制算法验证和复杂的非线性控制系统设计上将会有越来越广泛的应用。
参考文献
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