基于MATLAB的伺服控制系统建模与PID算法仿真

资 源 简 介

本项目利用MATLAB构建伺服控制系统的传递函数模型，设计并整定PID控制器，进行动态仿真与稳定性分析，评估系统在不同负载下的响应性能。

详 情 说 明

伺服控制系统建模与算法仿真

项目介绍

本项目是一个基于MATLAB/Simulink的伺服控制系统集成仿真平台。核心目标是构建高精度的伺服电机数学模型，并在此基础上设计、优化与验证PID控制算法。通过系统的动态仿真，完成对不同工况下的系统稳定性、响应速度及抗干扰能力的综合评估，为实际伺服控制系统的设计与参数整定提供理论依据和数据支持。

功能特性

• 系统建模：根据伺服电机的物理参数（转动惯量、阻尼系数等）建立其传递函数模型。
• 控制器设计：内置PID控制器设计模块，支持手动参数整定与自动优化。
• 动态仿真：利用Simulink进行系统时域与频域仿真，模拟系统在不同指令（如阶跃、正弦信号）和负载扰动下的动态响应。
• 性能分析：自动生成系统阶跃响应曲线、Bode图等，用于评估系统的稳态精度、响应速度、稳定裕度等关键性能指标。
• 稳定性评估：基于仿真结果进行系统稳定性分析，并生成综合性报告。

使用方法

1. 参数配置：在主脚本或指定配置文件中，输入被控伺服电机的具体参数（转动惯量、阻尼系数、扭矩常数等）。
2. 设定仿真条件：设置目标指令信号（如位置或速度指令）的类型与参数，并定义需要引入的负载扰动。
3. 运行仿真：执行主程序，启动Simulink模型进行仿真计算。
4. 结果分析：程序运行后，将自动绘制并显示系统的动态响应曲线与频域特性图。用户可根据这些结果评估控制性能，并进一步调整控制器参数。

系统要求

• 操作系统：Windows / macOS / Linux
• 软件环境：MATLAB R2018b 或更高版本，必须安装 Simulink 模块。
• 硬件配置：无特殊要求，但拥有较高计算性能可提升复杂模型仿真速度。

文件说明

main.m 文件作为项目的核心入口与主控脚本，实现了从系统初始化、参数配置到仿真执行与结果分析的全流程自动化。其主要功能包括：定义伺服系统的模型参数、构建对应的控制系统仿真模型、调用Simulink进行动态仿真计算、处理仿真输出的数据并绘制关键的性能分析图表（如时域响应曲线和频域Bode图），最终生成关于系统性能与稳定性的简要分析报告。