利用Matlab实现PID控制仿真

该文转自博客园：

https://www.cnblogs.com/kui-sdu/p/9048534.html

%PID Controller
clear, clc, close all;

ts=0.001;        %采样时间=0.001s 
sys=tf(5.235e005,[1,87.35,1.047e004,0]);  %建立被控对象传递函数
dsys=c2d(sys,ts,'z');                  %把传递函数离散化
[num,den]=tfdata(dsys,'v');       %  离散化后提取分子、分母

u_1=0.0;u_2=0.0;u_3=0.0;         %输入向量 的初始状态
y_1=0.0;y_2=0.0;y_3=0.0;         %输出的初始状态
x=[0,0,0]';      %PID的3个参数Kp Ki Kd组成的数组
error_1=0;                    %初始误差 
S=input('请选择输入信号的形式：1 阶跃信号 2 方波信号 3 正弦信号\n');
for k=1:1:500
time(k)=k*ts;           % 仿真时间500ms
if S==1
    kp=1.50;ki=0.01;kd=0.01;          
    yd(k)=1;                       % 指令为阶跃信号
elseif S==2
    kp=0.50;ki=0.001;kd=0.001;          
    yd(k)=sign(sin(2*2*pi*k*ts));  % 指令为方波信号
elseif S==3
    kp=1.5;ki=1.0;kd=0.01;          % 指令为正弦信号
    yd(k)=0.5*sin(2*2*pi*k*ts);           
end

u(k)=kp*x(1)+kd*x(2)+ki*x(3);   % PID控制器   
% 限制控制器的输出
if u(k)>=10       
   u(k)=10;
end
if u(k)<=-10
   u(k)=-10;
end
% 近似线性模型
y(k)=-den(2)*y_1-den(3)*y_2-den(4)*y_3+num(2)*u_1+num(3)*u_2+num(4)*u_3;

error(k)=yd(k)-y(k);

% 返回pid参数 
u_3=u_2;u_2=u_1;u_1=u(k);
y_3=y_2;y_2=y_1;y_1=y(k);
   
x(1)=error(k);                % 计算 P
x(2)=(error(k)-error_1)/ts;   % 计算 D
x(3)=x(3)+error(k)*ts;        % 计算 I

error_1=error(k);
end
figure(1);
set(0,'defaultfigurecolor','w') % 设置图像背景为白色
plot(time,yd,'r',time,y,'b','linewidth',2);
xlabel('time(s)');ylabel('信号输出');
legend('理想信号','追踪信号');