MATLAB模拟：PID校正在江南大学自动控制系统实验

"该资源是江南大学物联网工程学院的一份自动控制原理期末MATLAB仿真实验报告，旨在通过设计和分析控制系统，理解PID校正原理，掌握如何利用MATLAB绘制Bode图和单位阶跃响应曲线。实验目标是实现角度跟随系统在单位加速度输入下的误差小于0.2，同时确保系统具有足够的相位裕量。实验内容包括校正前后的系统建模、Bode图和单位阶跃响应曲线的比较分析。" 实验报告详细展开： 1. 实验目的： - 探究和掌握PID校正的基本理论，了解如何调整PID参数以满足特定性能指标。 - 熟练运用MATLAB工具，绘制控制系统Bode图，分析频率特性，以及生成单位阶跃响应曲线，对系统动态性能进行评估。 2. 实验内容与设计： - 角度跟随系统包含一个固有部分和一个PID校正网络。要求在校正后，系统在单位加速度输入下的误差不超过0.2，且相位裕量至少为45°。 - 首先建立未校正系统的Simulink模型，通过仿真获取原始系统的Bode图和单位阶跃响应曲线，发现原系统相位裕量不足，稳定性不佳。 3. PID校正装置的引入： - 设计PID参数，考虑到保持系统结构简单，可能选取特定的比例、积分和微分增益。 - 根据系统要求，通过尝试不同的增益组合，找到既能提升相位裕量，又不会导致系统过于复杂的PID参数。 4. 结果分析与总结： - 对比校正前后的Bode图，可以看到校正后系统截至频率的变化，以及相位裕量的提升，这将改善系统的稳定性。 - 分析单位阶跃响应曲线，观察校正后系统的响应速度和稳定性，确认是否达到设定的目标误差。 - 通过实验得出结论，PID控制器的增益选择至关重要，增益过大可能导致相位裕量减小，而合适的增益能兼顾快速响应和系统稳定性。 5. 实验题目和背景： - 这是一次关于控制系统的综合性设计任务，旨在结合理论与实践，加深学生对自动控制原理的理解。 - 学院、班级、姓名、学号等信息表明这是江南大学物联网工程学院学生的个人作业，得分和指导教师的签名则意味着这是课程评价的一部分。 通过这份实验报告，学生可以深入学习到如何运用MATLAB进行控制系统的设计、分析和优化，同时对PID控制理论有了实际操作的经验，为后续的控制工程问题解决打下了坚实的基础。