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PID控制的系统辨识gydF4y2Ba

植物鉴别gydF4y2Ba

在许多情况下，您要控制的系统的动态表示不会很容易获得。该问题的一个解决方案是使用识别技术获得动态模型。该系统由可测量的信号激发，并以一些采样率收集系统的相应响应。然后使用得到的输入输出数据来获得系统的模型，例如传递函数或状态空间模型。这个过程被称为gydF4y2Ba系统识别gydF4y2Ba或者gydF4y2Ba估计gydF4y2Ba．系统识别的目标是选择一个模型，在测量到的系统对特定输入的响应和模型对相同输入的响应之间产生最好的可能匹配。gydF4y2Ba

如果你有一个simulink金宝appgydF4y2Ba®gydF4y2Ba模型的控制系统，你可以模拟输入/输出数据，而不是测量它。估计的过程是一样的。对系统在已知激励下的响应进行了仿真，并根据仿真得到的输入/输出数据估计了系统的动力学模型。gydF4y2Ba

无论您是否使用测量或模拟数据进行估算，一旦确定了合适的工厂模型，就基于您对工厂模型代表的系统所需行为的知识来强制控制目标。然后，您设计反馈控制器以满足这些目标。gydF4y2Ba

如果您有系统识别工具箱™软件，您可以使用gydF4y2BaPID调谐器gydF4y2Ba用于单个接口中的工厂识别和控制器设计。您可以导入输入/输出数据并使用它来识别一个或多个工厂模型。或者，您可以从Simulink模型获取模拟输入/输出数据，并使用该数据来识别一个或多个工厂模型。金宝app然后，您可以使用这些工厂设计和验证PID控制器。gydF4y2BaPID调谐器gydF4y2Ba还允许您直接导入工厂模型，例如您从独立识别任务中获得的型号。gydF4y2Ba

有关系统识别的概述，请参阅gydF4y2Ba关于系统辨识gydF4y2Ba（系统识别工具箱）gydF4y2Ba．gydF4y2Ba

非线性系统PID控制的线性逼近gydF4y2Ba

可以通过系统输入和输出之间的线性关系来充分描述许多系统的动态行为。即使在某些操作制度中行为在非线性中，也有经常产生系统动态是线性的。例如，可以通过线性模型来描述运算放大器或空气动力学体的升力-VS力动态的行为，在某种有限的输入的一定有限的操作范围内。对于这样的系统，您可以执行仅在其线性行为范围内激发系统的实验（或模拟），并收集输入/输出数据。然后，您可以使用数据来估计线性工厂模型，并为线性模型设计PID控制器。gydF4y2Ba

在其他情况下，非线性的影响很小。在这种情况下，一个线性模型可以提供一个很好的近似，这样非线性偏差被视为扰动。这种近似很大程度上依赖于输入轮廓，振幅和激励信号的频率内容。gydF4y2Ba

由于小的扰动输入，线性模型经常描述系统从一些平衡点响应的偏差。考虑一个输出的非线性系统，gydF4y2BaygydF4y2Ba（gydF4y2BatgydF4y2Ba)，根据已知的输入遵循规定的轨迹，gydF4y2BaugydF4y2Ba（gydF4y2BatgydF4y2Ba)。动力学描述为gydF4y2BadxgydF4y2Ba（gydF4y2BatgydF4y2Ba)／gydF4y2BadtgydF4y2Ba＝gydF4y2BafgydF4y2Ba（gydF4y2BaxgydF4y2Ba，gydF4y2BaugydF4y2Ba)，gydF4y2BaygydF4y2Ba＝gydF4y2BaggydF4y2Ba（gydF4y2BaxgydF4y2Ba，gydF4y2BaugydF4y2Ba）gydF4y2Ba．这里，gydF4y2BaxgydF4y2Ba是系统的内部状态向量吗gydF4y2BaygydF4y2Ba为输出变量的向量。的函数gydF4y2BafgydF4y2Ba和gydF4y2BaggydF4y2Ba，可以是非线性的，是系统和测量动力学的数学描述。假设当系统处于平衡状态时，对输入有一个小扰动，gydF4y2BaΔU.gydF4y2Ba，会导致输出的一个小扰动，gydF4y2BaΔY.gydF4y2Ba:gydF4y2Ba

δ.gydF4y2Ba xgydF4y2Ba ˙gydF4y2Ba ＝gydF4y2Ba ∂gydF4y2Ba fgydF4y2Ba ∂gydF4y2Ba xgydF4y2Ba δ.gydF4y2Ba xgydF4y2Ba +gydF4y2Ba ∂gydF4y2Ba fgydF4y2Ba ∂gydF4y2Ba ugydF4y2Ba δ.gydF4y2Ba ugydF4y2Ba ，gydF4y2Ba δ.gydF4y2Ba ygydF4y2Ba ＝gydF4y2Ba ∂gydF4y2Ba ggydF4y2Ba ∂gydF4y2Ba xgydF4y2Ba δ.gydF4y2Ba xgydF4y2Ba +gydF4y2Ba ∂gydF4y2Ba ggydF4y2Ba ∂gydF4y2Ba ugydF4y2Ba δ.gydF4y2Ba ugydF4y2Ba ．gydF4y2Ba

例如，考虑以下Simulink块图的系统：金宝appgydF4y2Ba

当在无干扰的环境中运行时，值50的名义输入使电厂保持在值2000的恒定轨道上。任何扰动都会导致电站偏离这个值。PID控制器的任务是对输入信号进行小的修正，使系统在合理的时间内回到其标称值。因此，PID控制器只需要在线性偏差动态上工作，即使实际的植物本身可能是非线性的。因此，在某些情况下，你可以通过设计一个PID控制器来实现对非线性系统的有效控制。gydF4y2Ba

线性过程模型gydF4y2Ba

常用案例正在为制造工厂的稳态操作设计PID控制器。在这些植物中，在SISO植物的形式通常需要与输出量的可测量输入变量的效果相关的模型。整体系统可以是MIMO的性质，但是以一种方式执行实验或模拟，使得可以测量在所选输出上的一个输入变量的增量效果。数据可能是相当嘈杂的，但由于期望只控制主导动态，因此低阶工厂模型通常足够。通过收集或模拟输入输出数据并导出从中获取进程模型（具有未知延迟的低阶传输函数）而获得这种代理。用于导出数据的激励信号通常可以是所选输入变量的值中的简单凹凸。gydF4y2Ba

高级系统识别任务gydF4y2Ba

在gydF4y2BaPID调谐器gydF4y2Ba，你只能识别单输入，单输出，连续时间工厂模型。此外,gydF4y2BaPID调谐器gydF4y2Ba无法执行以下系统识别任务:gydF4y2Ba

  • 识别任意数量的杆和零的传递函数。（gydF4y2BaPID调谐器gydF4y2Ba可以识别多达三极的传输函数和一个零，加上积分器和时间延迟。gydF4y2BaPID调谐器gydF4y2Ba可以识别任意顺序的状态空间模型。)gydF4y2Ba

  • 估计模型的干扰分量，这对于从噪声动态分离测量的动态可用。gydF4y2Ba

  • 通过将工厂响应与独立数据集进行比较来验证估计。gydF4y2Ba

  • 执行残留分析。gydF4y2Ba

如果您需要这些增强的标识功能，请将数据导入其中gydF4y2Ba系统识别gydF4y2Ba应用程序(gydF4y2Ba系统识别gydF4y2Ba（系统识别工具箱）gydF4y2Ba)。使用gydF4y2Ba系统识别gydF4y2Ba应用程序执行模型标识并将所识别的模型导出到MATLABgydF4y2Ba®gydF4y2Ba工作区。然后将识别的模型导入gydF4y2BaPID调谐器gydF4y2Ba用于PID控制器的设计。gydF4y2Ba

有关系统标识工具的更多信息，请参见gydF4y2Ba使用系统识别应用程序识别线性模型gydF4y2Ba（系统识别工具箱）gydF4y2Ba．gydF4y2Ba

另请参阅gydF4y2Ba

（系统识别工具箱）gydF4y2Ba

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学习如何自动调整PID控制器增益gydF4y2Ba

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