【控制工程1】弹簧系统运动控制方案及simulink仿真( 二 ) _弹簧

为了将控制力加在物块上，我们需要选择一个能够输出力的控制装置，这里我选择直流力矩电机（百度图片搜索的，侵权请联系删除）：
它的输出力与输入电流成正比，即正常工作时转矩=转矩常数×电流 M = K t ? I (9) M=\{K}_{t}\cdot I \tag{9} M=Kt??I(9)重要参数如下（与上图无关）：
四、仿真 4.1 基于PID控制的连线框图
其中，I2M.m函数将PID控制器输出的电流 I 转化为电机的转矩 M，且根据峰值转矩限制了电流的大小：
M2F.m函数将电机转矩 M 转化为输出力 F：
4.2 PID调参结果及位置跟踪曲线
调整PID参数，测试闭环系统的阶跃响应，此部分在下写代码完成：
在中，测试效果如下：

文章插图
可以看出，通过合理的设置PID参数，闭环系统能够较好的跟踪输入的位置信号。
4.3 加入测速反馈控制的框图
测速反馈控制将输出量的速度信号采用负反馈的形式反馈到输入端并与误差信号比较，构成的回路称为速度反馈控制（）。如果输出量是机械位移，可采用测速装置将机械量转换成正比于输出速度的电信号，从而获得速度反馈，即通过引入速度反馈来改善系统性能。它具有的如下特点
我们可以对比加入测速反馈控制前后系统Bode图，加入测速反馈控制后，相角裕度有所提升，动态性能更好：
4.4 PID控制结果对比
可以看出，加入测速反馈控制后，系统阶跃响应的超调量有明显下降。
4.5 测试系统在噪声下的响应
我们可以在中加入Band- White Noise，它是模块服从正态分布N(μ,σ)的随机数，它的能量可以视为σ2（即它的方差）：
噪声在示波器的显示：
加入噪声以后的闭环系统框图：
系统在噪声干扰下的跟踪效果（有可能会跟踪失效，需要调整PID参数）：
总结建模并求解弹簧系统的运动方程及传递函数分析并设计弹簧系统闭环运动控制方案运用和对闭环系统建模和仿真，调优PID参数以提高系统性能，并对比了位置环控制和位置环＋测速反馈控制方案的效果，且验证了系统在有噪声环境下也能实现位置跟踪。
【【控制工程1】弹簧系统运动控制方案及simulink仿真】至此完成了弹簧系统运动控制方案的设计及仿真，希望能对读者有一点点帮助。由于笔者学识尚浅，文中不正当之处欢迎指出！