摘   要
    本文详细介绍了S-Function的编写，以及常见的几种非线性PID结构。运用S-Function来实现VAPID和VKPID这两种非线性PID控制器,计算机仿真结果表明非线性PID控制器较传统PID控制器具有更好的动静态性能。实践表明利用S-Function可以实现复杂的函数关系，简化编程，拓宽Simulink的应用范围。
关键词： Simulink； S_Function； PID控制；非线形PID控制

Abstract
    This article in detail introduced the S-Function compilation, as well as common several kind of non-linear PID structure. Realizing two kind of non-linear PID controller through S-Function, the computer simulation result indicated the non-linear PID controller compares the traditional PID controller to have the better sound of something astir condition performance. The practice indicated using S-Function may realize the complex functional relation,  simplifies programming and open up Simulink the application scope
Key Words: Simulink；S-functions；PID control；non-linear PID control

目  录
第一章  引 言 1
第二章 S函数与PID控制 2
§2.1 S-函数 2
2.1.1 S-函数简介 2
2.1.2 S-函数原理 3
2.1.3子系统及其封装技术 5
§2.2 PID控制 5
2.2.1 传统PID控制器 6
2.2.2 非线性PID控制 8
第三章 S 函数实例 11
§3.1 M文件S函数 11
§3.2 S函数的使用 13
§3.3 S函数实例 14
第四章 仿真实验 19
§4.1传统PID整定 19
§4.2 非线性PID仿真实验 22
4.2.1仿真建模 22
4.2.2仿真分析比较 25
结束语 26
参考文献 27
致    谢 28

第一章  引 言
    Matlab 是一种以复数矩阵为基本编程单元的程序语言，是面向科学与工程计算的高级语言，因其编程效率高，可读性好，可移植性好，所以在计算机辅助设计与仿真中，使用Matlab专用高级语言，不但可提高编程效率，且可提高编程的可靠性与质量。Matlab是有很强的开放性，针对不同的应用学科，在Matlab拥有不同的工具箱，大大扩展了Matlab的应用范围。Matlab现已成为国际公认的最优秀的科技应用软件，它集数学计算，图形处理，图像处理于一体，所提供的SIMULINK用来对动态建模，动态仿真和系统分析。在SIMULINK环境中，利用鼠标就可以在模型窗口中直观地设计出系统模型，然后直接进行仿真。引入S-函数可以有效地解决某些复杂问题，例如方框图模型不能直接构造时，可用S-函数来描述状态方程和分段方程，通过S-函数模块来调用S-函数是解决很多复杂问题的有效手段，这种方法可以推广到智能控制领域中。本文使用Matlab的S-Function来编程实现几种非线性PID控制器的控制。
    长期以来，传统的PID控制器在控制工程中仍占主导地位。然而，在实际应用中，对有些系统特别是对系统动态特性特性要求相对较高时，常规的线性PID控制器就很难达到设计目的。近年来，一些学者提出利用和开发非线性特性来改造传统常规PID控制器，以达到提高控制性能的目的。本文对几种常见的非线性PID结构进行了介绍，并就某一控制系统对象分别使用传统PID控制和非线性PID控制。由于非线性函数的变化特性基本符合参数的变化过程，因此非线性PID控制器能够克服响应的平稳性与快速性之间的矛盾，达到改善控制效果的目的。
    由于到目前为止，实际控制系统设计中绝大多数仍采用的是PID控制方法，所以研究如何进一步提高PID的控制特性在工程设计中是很有意义的。