MATLAB基于NCD优化的非线性优化PID控制_new详解.docVIP

控制系统仿真课程设计 题 目：基于NCD优化的非线性优化PID控制 学生姓名： 学 号： 专 业： 班 级： 指导教师： 目录 基于NCD优化的非线性优化PID控制 4 摘 要 4 第 6 1.1 课程设计的目的 6 1.2 课程设计的题目要求 6 第 7 2.1 MATLAB简介 7 2.2 MATLAB工作环境 7 2.3 MATLAB操作界面简介 8 2.4 MATLAB 语言 8 2.5 SIMULINK仿真集成环境简介 8 2.5.1 SIMILINK模块库介绍 9 第 13 第 14 4.1 非线性控制系统的设计 14 4.1.1 MATLAB/SIMULINK模型的建立 14 4.1.2 系统参数设定 14 4.2 非线性系统参数优化 16 4.2.1 Signal Constraint阶跃响应特性参数设定 16 4.2.2 设置优化参数 17 4.2.3 设置不确定参数范围 18 4.2.4 控制参数优化计算 18 第 20 基于NCD优化的非线性优化PID控制 摘 要 关键词： a1=43,a2=3。 系统包含饱和环节和速度环节两个非线性环节。不确定因素a1在（0.5-2.0）×3之间变化，a2在（40-50）之间变化。设计要求PID的优化指标为：上升时间不大于10s；最大超调量不大于20％；调整时间不大于30s；系统参数变化时性能基本保持不变。 MATLAB概述 MATLAB简介 MATLAB是Mathworks公司推出的一套高性能数值计算和可视化软件，其丰富的功能包括数值计算、矩阵分析、数据分析、图像处理等。MATLAB 是一种用于算法开发、数据可视化、数据分析以及数值计算的高级技术计算语言和交互式环境。使用 MATLAB，可以较使用传统的编程语言（如 C、C++ 和 Fortran）更快地解决技术计算问题。MATLAB由于方便处理，功能丰富，现在已经被广泛应用于自动控制、电工电气、数学、经济、金融、管理、生物医学数据分析、电子信息、机械、化学化工、图像处理、运筹学、环境科学、选煤、选矿数据处理等各个领域。附加的工具箱（单独提供的专用 MATLAB 函数集）扩展了 MATLAB 环境，以解决这些应用领域内特定类型的问题。 MATLAB工作环境 MATLAB操作界面简介 MATLAB的默认操作界面包括命令窗口（Command Window）、历史命令窗口（Command History）、当前目录窗口（Current Folder）、工作空间浏览器（Workspace Browse）。 命令窗口（Command Window）：这是MATLAB操作界面中最为重要的窗口，也是用户进行各种操作的主要窗口。在这个窗口中，可输入各种MATLAB的命令、函数和表达式。 历史命令窗口（Command History）：这个窗口记录了用户已经操作过的各种命令、函数和表达式方便用户回忆之前的操作和对这些历史信息的复制、重运行等。 当前目录窗口（Current Folder）：在这个窗口中，可以设置当前目录，展示目录中的M文件或者MAT文件等，也可以对M文件进行编辑操作。 工作空间浏览器（Workspace Browse）：在这个窗口中，可以查看工作空间中所有变量的类型、名称和大小。 MATLAB 语言 MATLAB 语言支持向量和矩阵运算，这些运算是工程和科学问题的基础。 这样使得开发和运行的速度非常快。使用 MATLAB 语言，编程和开发算法的速度较使用传统语言大大提高，这是因为 无须执行诸如声明变量、指定数据类型以及分配内存等低级管理任务。 在很多情况下，MATLAB 无须使用 for 循环。因此，一行 MATLAB 代码经常等效于几行 C 或 C++ 代码。 SIMULINK仿真集成环境简介 SIMULINK是可视化动态系统仿真环境。1990年正式由MATHWORKS公司引入到MATLAB中，它是SIMUTATION和Link的结合。SIMULINK是MATLAB里的工具箱之一，主要功能是实现动态系统建模、仿真与分析；SIMULINK提供了一种图形化的交互环境，只需用鼠标拖动的方便，便能迅速地建立起系统框图模型，并在此基础上对系统进行仿真分析和改进设计。 SIMILINK模块库介绍 SIMILINK模块库按功能进行分为以下8类子库：Continuous（连续模块）、Discrete（离散模块）、FunctionTables（函数和平台模块）、Math（数学模块）、Nonlinear（非线性模块）、SignalsSystems（信号和系统模块）、Sinks（接收器模块）、Sources（输入源模块） 连续模块（Continuous）：Integrator：输入信号积分、Derivativ