VHDL-AMS在控制系統(tǒng)分析與設(shè)計(jì)中的應(yīng)用

PID控制器主要由三部分組成：比例環(huán)節(jié)，積分環(huán)節(jié)和微分環(huán)節(jié)。其中比例環(huán)節(jié)反映控制系統(tǒng)的偏差信號(hào)e(t)，偏差一量產(chǎn)生，控制器立即產(chǎn)生控制作用，以減少偏差；積分環(huán)節(jié)主要用于消除靜態(tài)誤差，提高系統(tǒng)的無(wú)差度；微分環(huán)節(jié)反映偏差信號(hào)的變化趨勢(shì)，并能在偏差信號(hào)變得太大之前，在系統(tǒng)中引入一個(gè)有效的早期修正信號(hào)，從而加快系統(tǒng)的動(dòng)作速度，減少調(diào)節(jié)時(shí)間。

PID控制器是一種線性控制器，根據(jù)給定值r(t)與實(shí)際輸出值y(t)構(gòu)成控制偏差：

e(t)=r(t)-y(t) (1)

PID的控制規(guī)律為：

式中kp為比例系數(shù)；TI為積分時(shí)間常數(shù)；TD為微分時(shí)間常數(shù)。

將式(2)寫(xiě)成傳遞函數(shù)的形式：

設(shè)定忌kP=60，TI=60，TD=0.05，由式(3)可對(duì)PID控制器建模如下：

SystemVisiON是Mentor Graphics公司開(kāi)發(fā)的支持VHDL-AMS的Windows集成開(kāi)發(fā)環(huán)境。在SystemVision環(huán)境下，由文中的VHDL-AMS程序建立PID控制器模型，并以二階線性傳遞函數(shù)為被控對(duì)象，建立圖2所示的仿真分析系統(tǒng)。