基于MatLab／Simulink的单片机控制系统仿真

单片机控制器是一种特殊的数字控制器.根据单片机控制器的工作特征,在MatLab／Simulink环境下建立了单片机控制系统的仿真模型,以PID控制系统为例,实现了单片机控制系统的仿真.

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第2 0卷第 1期2 0年 3月 06

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基于 MaL b/ i l k的单片机控制系统仿真 t a Smui n龚昌来(嘉应学院电子信程系，广东梅州 5 4 5 gT 1 01 )

摘要：单片机控制器是一种特殊的数字控制器 .根据单片机控制器的工作特征， MaL b, i l k环境下建立在 t a Smui n

了单片机控制系统的仿真模型， PD控制系统为例，现了单片机控制系统的仿真 .以 I实关键词：单片机控制器；仿真；MaL b ta;S函数中图分类号：T 3 81 P6. 文献标识码：B

在对由单片机控制的系统开发设计时，对控制系统进行仿真研究具有十分重要的意义.通过仿真研先究 .以对各种控制策略与方案进行分析比较和参数优化，可这不但有利于高性能控制系统的设计，且大大而缩短了开发周期 .

MaL b是 Mah ok公司推出的一种以矩阵为基本编程单元的程序语言。面向科学与工程计算的 ta tw rs是高级语言 .编程效率、其可读性和可移植性都明显高于其他高级语言.Smuik是运行在 MaL b环境下的 i l n ta用于建模、真和分析动态系统的工具箱 .Smuik中含有许多模块库，用这些模块可直观、仿 i l n利方便地构造系统模型并进行分析计算和仿真工作. 本文中作者利用 MaL b中的 Smuik工具箱和 S函数 . ta i l n论述单片机控制系统模型的建立及仿真方法.

单片机控制器模型的建立单片机控制系统的结构框图如图1示 .所

单片机控制系统一般采用定周期采样控制方

式.即每隔一个固定的时间间隔便通过 A/ D转换器对误差信号 e进行采样 (实际上是对给定输入量和输出量分别采样，后计算然误差 )经运算处理后得到数字控制量， .最后通过 D/ A转换器变换为模拟控制量 u施加图 1单片机控制

系统框图Fi .1 Bl c a r m f s n e c i o p e o t o y t m g o k di g a o i gl— h p c m ut r c n r l s s e

给被控对象 .在控制系统中 .片机控制器具有以下特征：单a .由于单片机控制器采用定周期采样控制方式 .因此它不是连续模拟控制器，是一种离散的数字控而

制器 .但是，片机控制器与一般的数字控制器不同，单一般的数字控制器只是完成某种单一的运算功能，运算过程可用传递函数描述；单片机控制器完成的功能可能很复杂，而涉及循环、件判断、辑运算等操作，条逻 无法用传递函数描：因此，片机控制器是一种特殊的数字控制器.单b .由于单片机控制器依靠执行程序指令来完成控制功能 .因此在输入采样和数据处理过程中需要占机

时间.占机时间的长短与单片机所完成功能的复杂程度、 D与 D/ A/ A的转换速率以及单片机晶振频率等因素有关 .占机时间决定了控制系统的响应速度，一般为几毫秒至几十毫秒 .对于被控对象纯滞后时间长的系统 .以不考虑占机时间，对纯滞后时间短或无纯滞后的系统，必须考虑占机时间.可但则

根据单片机控制器的特点 .用 SmuikT具箱 .建立如图2示的单片机控制器模型.图中零阶保应 i l n可所持器 ( eo Ore od用于输入采样。现 A/ Z r. d rH l )实 D转换功能 . S函数是系统函数 s se u cin的简称， y tm fn t o收稿日期：2 0— 6 21 0 50—

作者简介：龚昌来 ( 9 2 ), 1 6一男湖南浏阳人，教授，副主要从事智能测控、号分析与处理方面的研究信