基于Matlab/Simulink的直流电机PID控制系统设计与仿真项目

资 源 简 介

本项目采用Matlab/Simulink搭建直流电机PID控制系统，包含电机数学模型建立、参数辨识和PID控制算法设计，实现对电机转速的精确控制与动态仿真分析。

详 情 说 明

基于Matlab/Simulink的直流电机PID控制系统设计与仿真

项目介绍

本项目设计并实现了一个完整的直流电机PID控制系统，通过Matlab编写核心控制算法，并在Simulink环境中搭建电机模型和控制回路。系统能够对直流电机进行精确的转速和位置跟踪控制，并通过仿真分析验证控制性能。

功能特性

• 电机建模：建立直流电机的数学模型，支持参数辨识功能
• PID控制：实现比例、积分、微分控制器的在线调整与优化
• 轨迹跟踪：支持转速和位置的精确跟踪控制（阶跃、斜坡及自定义轨迹）
• 实时仿真：动态分析系统响应特性，实时观测控制效果
• 性能评估：定量分析超调量、调节时间、稳态误差等关键指标
• 频域分析：提供Bode图、Nyquist图等稳定性分析工具
• 抗扰测试：模拟负载转矩变化、电压波动等扰动情况下的系统鲁棒性

使用方法

1. 在Matlab中打开项目主文件
2. 设置电机参数（电阻、电感、转动惯量等）
3. 配置PID控制器初始参数（Kp, Ki, Kd）
4. 设定期望的转速/位置轨迹（阶跃信号、斜坡信号或自定义）
5. 可选添加扰动信号测试系统抗干扰能力
6. 设置采样时间和仿真时长
7. 运行仿真，观察实时响应曲线和控制效果
8. 分析输出的性能指标和频域特性图
9. 根据评估结果调整PID参数进行优化

系统要求

• MATLAB R2018b或更高版本
• Simulink仿真环境
• Control System Toolbox（用于频域分析）
• 至少4GB内存
• 推荐使用MATLAB R2020b以上版本以获得最佳性能

文件说明

主程序文件整合了系统的核心功能，包括电机参数初始化、控制回路构建、仿真过程执行以及结果分析。它实现了PID控制算法的编程实现，负责协调Simulink模型运行，处理输入信号的生成与配置，并完成系统响应数据的采集与处理。同时，该文件还具备性能指标计算、频域特性分析和结果可视化等综合能力，为用户提供完整的控制仿真解决方案。