MATLAB语言在运动控制中的应用

MATLAB语言在运动控制中的应用的探讨东北大学信息学院薛定宇从三个方面探讨MATLAB在控制中的应用演示（几个自编软件）•CtrlLAB反馈控制系统建模、分析与设计•PID工具箱•OCD（OptimalControlDesigner）运动控制中的应用建议•现有工具箱Powersystems、simMechanics•如何建立软实验系统从MATLAB/Simulink到实时控制MATLAB在控制中的应用演示（几个自编软件）CtrlLAB开始于1996年，最新版本是2000年发布的，在MathWorks网站可以下载，目前列控制类软件第一，应用于很多国内外高校的教学简要介绍•薛定宇。反馈控制系统设计与分析。北京：清华大学出版社，2000•反馈控制系统分析与设计、矩阵分析界面、图形编辑界面运行界面和举例Ctrllab启动程序界面受控对象绘制系统的Bode图、Nyquist图设计控制器，如超前滞后校正器、PID其他设计菜单介绍PID工具箱PID整定界面•FOLPD模型•其他模型•不同目的：伺服、抗扰等•不同算法准则PIDblockset最优控制设计程序OCD自整定工具箱（正在编写）PID控制器整定整定方法参考文献•O'DwyerA.HandbookofPIandPIDcontrollertuningrules.London:ImperialCollegePress,2003•薛定宇。反馈控制系统设计与分析，ch7，北京：清华大学出版社，2000•关于FOLPD的整定算法O‘DwyerA.PIandPIDcontrollertuningrulesfortimedelayprocesses:asummary.Part1&2，ProceedingsoftheIrishSignalsandSystemsConference,1999PID整定程序功能接受受控对象模型：传递函数模型获得FOLPD参数：方法①②③……选择控制器类型设计并显示控制器闭环系统阶跃响应例工具的扩展：FOLPD以外的模型PIDBlockset将常用PID模块封装控制器类型•经典的连续、离散PID•模糊逻辑PID类控制器•神经网络类控制器•其他参考文献•刘金琨。先进PID控制及MATLAB仿真。北京：电子工业出版社，2003神经元PID控制器举例C7shebb.mdl最优控制设计程序OCD直接最优化技术举例最优准则ITAEOCD控制设计的PID控制器2.运动控制仿真中可能用到的工具PowerSystemsBlockset提供了各种电机、功率电子器件，可以搭建一些模型进行更精确的仿真SimMechanics提供了刚体、关节、约束等机构元件，可以考虑应用于机电一体化系统的仿真mech_robot.mdl演示建立运动控制的“软实验”框架支持学生在实验室以外学习、实验仿真在电机控制中的用途：•将一些实验不可测的信号计算出来•更好理解课程内容•测试控制算法•和实时控制的衔接目前现有的Blockset不利于直接应用，应该开发自己的框架，作为指导3.从MATLAB/Simulink到实时控制纯数字仿真的弊病模型不准、外加扰动……解决方案：HILHardwareintheloop将受控对象置于仿真回路中进行控制MATLAB/Simulink兼容的方法•dSPACE•xPC•QuanserQ8Simulink控制器框图