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20 0 4年第 4期

中国航

海

N O. c. 2 4 De 004

塑文章编号： 0 0—4 5 ( 0 4 0 10 6 3 2 0 ) 4—0 7 0 7—0 4

垒垒

S r l O 6 ei a N . 1

基于 MAT AB下的 P D控制仿真 L I白继平，许德辉 (江交通职业技术学院，江杭州 3 1 1 )浙浙 1 1 2摘要：自动化船舶的机舱设备热工参数的定值控制系统多采用 P、、的组合控制。文中通过 MATL ID AB软件用

于直伺服电机对单位阶跃输入的 P D控制进行了动态仿真，示了不同作用组合和不同增益设鼍时的动态过程， I显 为系统控制规律的选择和参数设定提供了依据。关键词：舶、船工程；舱自动化；究； TL B; I船舰机研 MA A PD中图分类号： 6 . 2 U6 4 8 1文献标识码： A

M ATLAB. s d PI Co r lSi u ato Ba e D nt o m l i nBAIj— n XU— ui i pi g. Deh

( h j n c t n l n e h i l n t ueo a sott n Z ei gVo ai a a dT c nc si t f a o aI t Trn p rai,Ha g h u3 1,C ia o n z o 1 1 1 2 hn )Ab t a t s r c:Th D o i e o to s a o t d mo ty i h o s a t c n r ls se o h r o y a c p r m e e s f r e PI c mb n d c n r l d p e sl n t e c n t n o t o y t m ft e m d n mi a a t r o i a t m o i e e g n o m q i me t u o tv n i e r o e up n .A y a csmu a i n o t p i p tPI c n r l sc n u t d b p l i g MATLAB d n mi i lt f e n u D o to o s wa o d ce y a p y n i C m o o, w h c ip a s t e d n m i r c s n e i e e t f n to o p st n n ifr n a n s t p n naD tr ih d s ly h y a c p o e s u d r d f r n u ci n c m o ii s

a d d f e tg i e u s a d f o e

p o i e a e f r s s e c n r l o e s lc i n a d p r me e ss ti g. r v d s a b s o y t m o to d ee t n a a t r e t m o n Ke r s:S i y wo d h p,Na y v s e e g n e i g;En i e r m u o a in;Re e r h;M ATLAB;PI v e s l n i e rn gn o a t m to s ac D

船舶机舱自动化中，工参数的自动控制占有热很大的比例，些控制多采用 P、、的组合。通常这 ID情况下，系统的动态过程利用微分方程经拉普拉对斯变换导出时间函数，得到输出量的时间函数，可但要得到系统的动态响应，别是增益变化时的动态特响应曲线，计算量庞大。因而在一般情况下对控其制结果很难得到精确的预见。矩阵实验室 ( ti ao ao y MAT A软 Mar L b rtr, x L B)图 1直流伺服电机的物理模型 “一电枢输入电压 ( R电枢电阻 ( V)一 0) L一电枢电感 ( H)“一

件是一个适用于科学计算和工程应用的数学软件系统，经 2历 0多年的发展，已是 I EE组织认可的现 E最优化的科技应用软件。该软件具有以下特点：数

感应电动势 ( V) T电机电磁转矩 ( m),转动惯量一 N 一

( g 1 B一粘性阻尼系数 ( r ) i一流过电枢的电流 ( k I T) N is f g A)口电机输出的转角 (a )一 rd

值运算功能强大；程环境简单；据可视化功能编数强；富的程序工具箱；扩展性能强等。丰可本文以工程控制中常用的直流伺服电机的自动

本文所采用的直流伺服电机的物理模型和参数如图 1所示。 1 2直流电机的数学模型 . 1 2 1基本方程 ..

控制为例，示 MA A编程在自动控制系统动演 TL B态仿真中的应用。

根据基尔霍夫定律和牛顿第二定律对图 1示所的电机列基本方程：

1直流伺服电机模型 1 1直流伺服电机的物理模型… .

收稿日期：0 4 0—4 2

0—42

作者简介：白继平 ( 9 6 )男， 1 7一，山东金乡县人，硕士研究生，师，讲主要从事船舶管理及流体传动方向研究。

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“一“=

+ L

的变化。所以本文所述系统 ( 2要求在电压输入图 )端输入单位阶跃电压 ( 后，流伺服电机的转 1 V)直轴应能输出 1 rd转角，该系统应同时满足下列 a且要求：系统调整时间 t<4 ,大超调量 M。 0 ms最<1%,统稳态误差 e 5系=0。 2 2系统阶跃输入响应[,仿真 . 4] 5

T=‘,

+ d0 O

Tg= i K t a

“= K

式中： K为电机的转矩常数 ( m) K为感 N A;应电动势常数 ( Srd V )a。

首先创建一个 MAT AB文件 moo .即将 L tr m,

直流电机的传递函数转换成为 MA AB可执行的 TL命令。文件 moo .的内容如下： tr mJ:3 2 E一6: .3B= 3 5 一6: . 1ER= 4;

12 2电机的传递函数 ..对式 ()行拉普拉斯变换，: 1进得

u ( ) ( )=, s ,( ) s一 s ) R+L s s 1 (): )+

L: 2. 5一 6; 7 E

T() s s=, ) K (U ()= K s 0 s。s ()机模型的方块图如图 2所示。

『一J

K 0. 3;= 0 n m:Kt u;

设 ( ) s=s 0 s,图 1所示的伺服直流电 ( )则

dn ( *L )( . e=[ ., (,*R )+( *B) ( *R ) L )( B +K * K )0];t: 0: 0 0. 01 0. : 2:

se ( L Id n t: tp n l, e, ) t T

现在， MATL在 AB的主界面中输入 moo后， tr 就可以得到直流伺服电机对单位阶跃输入的响应曲图 2直流伺服电机模型方块图

线，图 3所示。如

消去方程组 ( )中 1量，理得 2的 9变整

G器=㈤=[ Ld ( s+ R ) J (s+B)+ K] K s

即 G( ) s为图 2所示系统的开环传递函数。设图 2中的系统参数[]下

:如 J=3 2 m , . 3 g mB= 3. N。‘, 51 f i m s R= 4 Q, L= 2. 5 f, t 7 H K:

K . 3( m) =0 0 N。 A。

图 3开环系统的阶跃响应

2 MA A仿真 l TL B 3 J利用 MATL AB软件对自动控制系统进行仿真的方法有多种，文介绍一种比较简单的方法 Mie本 l l方法，新创建一个 M程序文件，后将其在即然 MATL id ws主界面内运行， ABW n o MAT AB软件 L会自动绘制出系统对外界输入的响应曲线。2 1仿真系统的要求 .

图 3显示的结果是图 4所示开环系统对单位阶跃输入的响应，直 …… 此处隐藏：4671字，全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……