【原创】MATLAB初体验一（PID控制）

史上最强

MATLAB最好的地方就是可以做精确控制，对于NXT机器人来说，精确控制可以说是让玩家有更好的体验模式。MATLAB自带了上千个模块库，其中对于控制方面最为引人注目的就是stateflow,和MATLAB 2009b新推出的PID控制工具箱。这里我想对PID控制做一下介绍。

PID控制器算法简单，但是很难对其中Kp，Ki，Kd参数进行定量。主要是依赖于以往的经验。无法阻止积分饱和现象，以及微分近似等问题。而且进行设计的时候很难抉择是用P，PI，PD，PID等结构。

MATLAB却对PID问题进行了优化处理，Simulink提供了一个全新的GUI调节算法可以方便地完成这些复杂的工作，自动调节控制器参数已达到期望的效果，如图所示，可以直接拖动地下的滚动条就可以改变系统的阶跃响应，并且给出PID优化参数。不仅这样还可以在图的上方Design mode选择Extended，这样会出现额外两个滚动条‘带宽’和‘相位’，通过拖动它们可以改变系统响应的快速性和平稳性。通过PID控制，可以使电机模型，响应速度和精确程度得到很大提高。所以PID控制，在MATLAB可以很容易建立模型。还可以通过选项防止积分饱和现象的发生。

总结：Simulnk不仅可以拖动GUI设计PID参数，还可以利用波特图设计PID控制器，甚至可以设计离散域PID控制器。Simulink操作之简单可能小学生就可以完成。可能大家对MATLAB有很多畏惧心理，但是Simulink有上千个模块可以提供各种算法，不需要自己手写代码，只需要和NXT-G一样，拖动模块修改参数即可得到完整的系统设计，不管是PID还是别的控制器设计都非常简单。而且可以生成高效的C代码。这种设计方法在外国非常的流行，可是国内却没有什么人去用，可能还需要几年国内才会热起来吧，因为国内从来都是不希望改变自己工作方式，不喜欢学习先进技术。可是对于孩子而言这种设计方法，可以对以后大学生活带来意想不到好的效果。可以翻阅科技文献，大多数科技文献都是用MATLAB或者Simulink做的。

问题：我所面临的挑战是PID算法在MATLAB是需要形成闭环控制，但是在MATLAB中没有现实的LEGO模型，不可能搭建出一个闭环系统。这个问题我将在体验二解答。

imlucky1

很敢兴趣，谢谢介绍

史上最强

恩，希望LEGO能作为以后学控制的人的起步点

000123

不懂

imlucky1

史上最强 发表于 2012-8-4 19:28
恩，希望LEGO能作为以后学控制的人的起步点

期盼着读你的“体验二”

史上最强

000123 发表于 2012-8-5 10:38
不懂

你看看论坛PID控制的帖子，公式都比较繁琐，原理都比较复杂，但是应用Simulink设计，就一个自带的小模块，改改参数就完成PID控制了

史上最强

imlucky1 发表于 2012-8-5 11:57
期盼着读你的“体验二”

正在测试一些数据，估计10天之内肯定能发

dxlwf

{:soso_e179:}

dxlwf

您好，请问，在NXT里面怎么用上你介绍的这个软件？

史上最强

dxlwf 发表于 2012-8-5 12:59
您好，请问，在NXT里面怎么用上你介绍的这个软件？

你看下这个版块， MATLAB从2012a开始支持NXT的自动代码生成。

变形金刚

回帖是种美德，那我还是回帖吧

imlucky1

变形金刚 发表于 2012-8-25 20:41
回帖是种美德，那我还是回帖吧

建议论坛授予你水利专家称号

变形金刚

imlucky1 发表于 2012-8-25 21:04
建议论坛授予你水利专家称号

真的，那太好了

mrgoodman

玩机器人玩到用matlab，的确是一个境界

chenh2046

matlab非常强大，近期又把matlab与lego都捡回来当做业余爱好，有baby了以后教教孩子玩。3年前matlab是工作中的主要工具，也用m8控制过nxt小车，嗨，回到这个论坛感觉真好啊