基于PID控制器的直流电机位置控制系统simulink建模与仿真

1.课题概述

      基于PID控制器的直流电机位置控制系统。直流电机位置控制系统是工业自动化领域中的一个重要应用。为了实现精确的位置控制，常采用比例-积分-微分（PID）控制器。PID控制器因其结构简单、易于实现和调试方便而被广泛应用。

2.系统仿真结果

3.核心程序与模型

版本：MATLAB2022a

4.系统原理简介

        位置控制系统的目标是使电机的实际位置跟随期望位置。这通常通过一个反馈控制系统来实现，其中PID控制器是最常用的控制器之一。

1. PID控制器原理

       PID控制器根据期望位置与实际位置的误差来计算控制量。控制量由比例项、积分项和微分项组成，分别对应误差的当前值、误差的累积值和误差的变化率。PID控制器的输出可以表示为：

其中，(u(t)) 是控制器的输出，(e(t)) 是期望位置与实际位置的误差，(K_p)、(K_i) 和 (K_d) 分别是比例系数、积分系数和微分系数。

1. 位置控制环

       在位置控制系统中，通常将PID控制器的输出作为电机的速度参考。然后，通过一个速度控制器来控制电机的实际速度，使其跟随速度参考。速度控制器的输出作为电机的电流参考，通过电流控制器来控制电机的实际电流。这样，就形成了一个三层控制环：位置环、速度环和电流环。

       位置环的作用是使电机的实际位置跟随期望位置。速度环的作用是使电机的实际速度跟随速度参考。电流环的作用是使电机的实际电流跟随电流参考。这三个控制环相互嵌套，共同实现精确的位置控制。