【文章转载】使用常见Matlab工具箱调节pid参数（飞机垂直速度控制系统设计）

申明：这是一篇转载文章，本人害怕原链接失效，故转载，没有商用，作者也可也私我删除。

使用常见Matlab工具箱调节pid参数

小白的第一篇知乎文章，如果有不准确的地方，请各位大神多多指教。

前几天完成了自控大作业，正好总结一下。

题目如下：

自动控制原理项目设计
飞机垂直速度控制系统设计

垂直速度（又称升降速度）控制是现代自动飞行控制系统的重要模式，系统将按最优（或最省油）的垂直速度自动控制飞机的爬升或下降。在一些飞机上，已经将垂直速度控制系统作为纵向自动飞行控制系统的默认模式，改变了以俯仰角自动控制系统作为默认模式的传统。从动力学来看，对垂直速度的控制，若在飞行速度或空速不变的条件下，实际上就是对纵向轨迹角或航迹倾角的控制，而对轨迹角的控制是飞机驾驶的最终目标。从这一意义上来说，垂直速度控制系统成为纵向自动飞行控制系统的重要工作模式是容易理解的。但从固定翼飞机纵向运动的操纵实质来说，只能通过改变俯仰力矩来达到对垂直速度的控制。也就是说，航迹倾角或纵向轨迹角是无法通过升降舵的偏转直接达到改变的目的，而是需要通过对俯仰角的控制来间接达到对纵向轨迹倾角控制目的。因此，垂直速度控制系统的核心是俯仰角控制系统，将以此作为内回路来建立垂直速度控制系统。驾驶员通过自动飞行控制系统的模式/操作面板的旋钮来给定垂直速度指令，或由飞行管理计算机自动给出该指令。垂直速度的反馈信号可来自大气数据系统。

1.飞机的垂直速度控制系统模型

2．飞机垂直速度控制系统性能分析要求（用Matlab软件工具）
（1）用时域法分析系统的性能指标；
（2）绘制系统的根轨迹图，并分析系统的稳定性；
（3）绘制出系统的对数频率特性并进行分析；报告要求：需要写出详细的传递函数推导过程，给出Matlab程序和运行结果，并进行分析。
3. 控制器设计
控制器设计要求：系统必须稳定；无稳态误差；超调量不超过20%；相位裕量大于30°。报告要求：需给出Matlab程序和运行结果及详细设计过程。
4. 分组

这就是一个PID调参的问题。Matlab提供了很多调节PID的工具箱，在这个作业里我使用了pidtool和sisotool两种工具箱来调参。

无论使用哪一种工具箱，首先要把未加控制器的传递函数先导入，我的学号是22，因此以PI控制器，V0取值为10为例，代码如下：

k1=[52.33731000.6199/57.3 52.33730.61990.6199*100/57.3];
d1=[1 6.207];
d2=[1 0.3948];
d3=[1 5.0873 13.24];
d4=[1 6.199];
d6=conv(d1,d2);
d7=conv(d6,d3);
d8=conv(d7,d4);
GG=tf(k1,d8);%未加控制器前的开环传递函数

运行后，在命令行窗口输入pidtool打开PID tuner，打开窗口如下图：

先点击左上角的Plant,再点击import导入传递函数GG，如下图：

导入后，选择Type为PI,效果如下图所示：

在Domain选项中可以选择调节时域还是频率，按题目要求：系统必须稳定；无稳态误差；超调量不超过20%；相位裕量大于30°。我只要调节相位裕量就可以了，稳定与否，稳态误差，超调量可以大致从图中看出来，调节后的效果如下：

右下角是当前情况下，Kp和Ki的取值，也可以点击Show Parameters,查看更具体的参数，如下图：

右击Plot Type,选择Bode，也可以查看系统伯德图，如下图：

也可以输入传递函数后，在命令行窗口输入sisotool，打开Control System Designer,打开后如下图：

同样的，首先导入传递函数，具体操作如下图：

导入后的效果如下图：

可以直接看到当前的伯德图，奈氏图和阶跃响应的图像。点击Tuning Methods,选择PID Tunner开始调参，同样的选择PI控制器，调节相位裕量，效果如下图：

调节参数后，点击Update Compensator，左边的窗口中的图会根据调节的参数做相应变化，同时右边的窗口上方会显示当前Kp和Ki。

还有一种常见的方法是使用Simulink先构建函数，然后调参，如下图所示：

所有的框图都可以在上图标红的库找到，具体构建的过程就直接省略了。

构建好如上图的结构后，点击PID(s)，如下图：

任意修改PID参数，先点击Apply，再点击Tune,如下图：

打开后，出现如下界面：

后续调节方法和前文一样，按下不表。综上，是我完成此处大作业的使用的一些工具，表面上花里胡哨，实际上都是使用的Matlab APP中的PID Tuner。部分参考以前知乎大佬的文章，可惜距离完成大作业已经过了一段时间，找不到参考了哪几篇文章，所以深感抱歉没能在下方提供参考链接。

作者：扶摇
链接：https://zhuanlan.zhihu.com/p/344144979
来源：知乎
著作权归作者所有。商业转载请联系作者获得授权，非商业转载请注明出处。

【文章转载】使用常见Matlab工具箱调节pid参数（飞机垂直速度控制系统设计）相关推荐

利用matlab工具箱的pid参数科学整定方法
声明这篇文章目前仅对电机调速有效,暂时不知道对调整姿态这样的pid是否可以有同样的效果.如果是SISO,我的感觉是可以的,可以尝试方波信号而不是简单的阶跃. 采集数据给电机提供一个单位阶跃输入(固 ...
matlab里的pid参数调节,PID控制参数整定（调节方法）原理+图示+MATLAB调试
序首先最重要的是了解每个参数调节了系统响应的那些属性,通过观察响应从而调节参数改变属性. PID的作用概述: 1.P产生响应速度和力度,过小响应慢,过大会产生振荡,是I和D的基础. 2.I在有系统误 ...
matlab步进电机模糊pid和BP神经网络控制
1.内容简介略 303-可以交流.咨询.答疑 2.内容说明栽苗机育苗移栽是农业生产过程中的一个重要技术环节,它具有对气候的补偿作用和使作物生育提早的综合效益,同时它可以充分利用光热资源,其经济效 ...
信捷plc的pid控制_基于信捷plc的pid参数自整定的温度控制
苏卫峰摘要:本文介绍了一种基于临界振荡法的PID自整定方法,通过整定可得到较佳的PID参数.采用信捷XC系列本体的PID控制,采用开关量输出,利用PT100传感器采集到温度,通过信捷模拟量温度混合模 ...
关于一些常见/好用的matlab工具箱介绍
所谓Matlab工具箱就是一些M文件的集合, 用户可以修改工具箱中的函数,更为重要的是用户可以通过编制M文件来任意地添加工具箱中原来没有的工具函数.此功能充分体现了matlab语言的开放性.许多的专业 ...
基于matlab的pid调节论文,毕业论文基于matlab的智能PID控制器的设计与仿真
引言 PID控制器以其结构简单.稳定性好.工作可靠.调整方便等优点被广泛应用于工业控制系统,但现代工业控制系统越来越复杂,被控对象往往表现出时滞.非线性.时变性,控制要求越来越高,传统的PID控制器 ...
matlab rltool,基于Matlab工具箱Rltool的控制系统校正设计
山西电子技术2018 年第 4 期软件技术收稿日期:2018 -04 -10 作者简介: 乔永凤( 1975-) ,女,山西左云人,讲师,硕士研究生,主要研究方向: 语音信号处理,自动控制原理及其 ...
PID模型优化(系统辨识工具箱及PID tuner)
传递函数推算在实际的工程项目中,由于执行机构比较复杂,较难仅通过电路计算其数学模型并进一步进行仿真调试.这时就可以通过辨识建立数学模型来估计表征系统行为的重要参数,建立一个能模仿真实系统行为的模型, ...
MATLAB工具箱，应用程序，软件和资源的精选清单
精选的MATLAB工具箱,应用程序,软件和资源的精选清单. # Awesome MATLAB [![Awesome](https://cdn.rawgit.com/sindresorhus/aweso ...

【文章转载】使用常见Matlab工具箱调节pid参数（飞机垂直速度控制系统设计）

【文章转载】使用常见Matlab工具箱调节pid参数（飞机垂直速度控制系统设计）相关推荐

最新文章

热门文章