数字控制系统simulink

### 使用Simulink实现数字控制系统的设计与仿真

#### 1. Simulink简介及其应用领域
Simulink 是一种图形化环境，主要用于动态系统的建模、仿真和综合分析。其强大的可视化编程界面允许工程师快速构建复杂的系统模型并进行实时测试[^1]。

#### 2. 数字控制系统的概述
数字控制系统是指利用计算机或其他离散时间处理器来执行控制算法的一类自动化装置。这类系统通常由传感器获取被控对象的状态信息，经过A/D转换送入控制器计算得出控制量后再经D/A变换驱动执行机构动作，从而达到预期目标[^3]。

#### 3. 建立基本框架
为了创建一个简单的数字PID控制器，在Simulink中可以按照如下方式操作：

- 打开一个新的空白模型窗口；
- 添加必要的模块库组件，比如`Continuous`下的积分器(Integrator)，`Math Operations`里的增益(Gain)以及求和(Sum)；

% 创建新的Simulink模型文件
new_system('DigitalControlSystem');
open_system('DigitalControlSystem')
add_block('simulink/Commonly Used Blocks/Gain','DigitalControlSystem/PID_Gain')
add_block('simulink/Math Operations/Sum','DigitalControlSystem/Error_Sum')
add_block('simulink/Continuous/Integrator','DigitalControlSystem/Integral_Term')

#### 4. PID参数调整
对于比例(P), 积分(I), 微分(D)三个部分分别设置对应的系数Kp, Ki, Kd，并连接至相应的运算单元上形成完整的反馈回路结构。

set_param('DigitalControlSystem/PID_Gain', 'Gain', '[kp ki kd]')
connect_lines(['Error_Sum', '/1'], ['PID_Gain', '/in'])
connect_lines(['PID_Gain', '/out'], ['Plant_Model', '/u'])

#### 5. 输入输出配置
定义好外部激励源（如阶跃响应Step Input）作为给定值r(t)，并通过Scope观测实际输出y(t)的变化趋势以便后续评估性能指标[^2]。

add_block('simulink/Sources/Step','DigitalControlSystem/Setpoint')
add_block('simulink/Sinks/Scope','DigitalControlSystem/System_Response')
connect_lines(['Setpoint', '/1'], ['Error_Sum', '-1'])
connect_lines(['Plant_Model', '/y'], ['System_Response', '/1'])

#### 6. 运行仿真
完成上述搭建之后即可点击运行按钮开始模拟过程，期间可根据需要暂停查看中间变量状态或修改某些关键参数重新启动直至获得满意的结果为止。