MATLAB时滞系统增量式PID控制器仿真平台

资 源 简 介

本MATLAB项目实现增量式PID控制器在时滞系统中的动态仿真，支持连续/离散模型切换和可调时滞参数。通过实时调整Kp、Ki、Kd参数，可分析阶跃、正弦等输入下的系统响应特性，为控制算法验证提供可视化平台。

详 情 说 明

时滞系统增量式PID控制器MATLAB仿真平台

项目介绍

本项目实现了一个基于MATLAB的时滞系统增量式PID控制器动态仿真平台。平台能够模拟时滞系统在增量式PID控制下的动态响应过程，支持连续与离散控制模型的搭建，并提供可视化的分析结果。通过引入可调节的时滞环节，用户能够深入分析系统在不同信号激励下的性能，为时滞系统的控制器设计与参数整定提供有效的仿真工具。

功能特性

• 核心算法：采用增量式PID控制算法，有效避免积分饱和问题，通过递推计算控制增量，更适用于数字实现。
• 时滞建模：支持精确的时滞环节建模，可采用Transport Delay或Pade近似方法处理连续系统中的时滞，保证仿真准确性。
• 动态仿真：利用ODE求解器（连续系统）或离散化方法（离散系统）模拟系统动态响应过程。
• 灵活输入：

* 支持传递函数或状态空间方程描述被控对象模型。 * 可实时调整PID参数（Kp, Ki, Kd）和时滞时长τ。 * 可设置仿真参数（采样时间、仿真时长）和输入信号（阶跃、斜坡、正弦等）。

• 丰富输出：

* 可视化图表：系统输出、目标信号、控制量的时域响应对比曲线。 * 性能指标：自动计算并显示超调量、调节时间、稳态误差、积分平方误差（ISE）等。 * 数据导出：支持仿真时间、系统输出、误差、控制量等数据的矩阵导出。 * 稳定性分析（可选）：可生成Nyquist图或Bode图，辅助分析时滞系统的稳定性。

使用方法

1. 设置被控对象：在指定区域输入被控对象的传递函数或状态空间方程。
2. 配置控制器参数：设定增量式PID控制器的比例系数（Kp）、积分系数（Ki）和微分系数（Kd）。
3. 设定时滞与仿真参数：输入时滞时长（τ）、系统采样时间（Ts）和总仿真时长（Tf）。
4. 选择输入信号：从阶跃、斜坡、正弦等信号中选择其一，并设置相应的参数（如幅值、频率）。
5. 运行仿真：执行主程序，平台将自动完成系统仿真与数据分析。
6. 查看结果：在图形界面中查看响应曲线、性能指标，并可根据需要导出仿真数据。

系统要求

• 操作系统：Windows / macOS / Linux
• 软件环境：MATLAB R2016a 或更高版本
• 必要工具箱：Control System Toolbox, Signal Processing Toolbox（用于高级分析功能）

文件说明

主程序文件集成了仿真平台的核心功能，主要包括：初始化仿真参数与系统模型、实现增量式PID控制算法的递推计算、处理时滞环节的动态效应、执行系统动态响应的数值仿真、绘制响应曲线与性能指标图表以及提供仿真数据的输出接口。