优化PID控制器的参考跟踪或干扰抑制(命令行)
这个例子展示了如何使用命令行PID调优选项来减少参考跟踪中的超调或提高对植物输入扰动的抑制。使用pidtune命令，示例说明了在PI和PID控制系统中参考跟踪和抗干扰性能之间的权衡。
考虑下面插图中的控制系统。
设定值跟踪是响应在y信号在r．输入干扰抑制是在y的信号d．
创建一个工厂的模型，在这个例子中是这样的:
G = tf(0.3，[1 0.1 0]);
为该装置设计一个PI控制器，带宽为0.03 rad/s。
wc = 0.03;[C1,信息]= pidtune (G,“π”、wc);
用默认控制器检测控制系统的步进参考跟踪和步进干扰抑制。扰动响应d来y等价于闭环的响应反馈(G, C1)．
T1 =反馈(G * C1, 1);GS1 =反馈(G, C1);次要情节(2,1,1);stepplot (T1)标题(“参考跟踪”次要情节(2,1,2);stepplot (GS1)标题(“抗干扰”）
默认情况下，对于给定的带宽，pidtune调整控制器，以实现参考跟踪和抗干扰之间的平衡。在这种情况下，控制器在参考跟踪响应中产生一些超调量。在初始峰值后，控制器以比参考跟踪更长的稳定时间抑制输入扰动。
根据您的应用程序，您可能想要改变引用跟踪和干扰抑制之间的平衡，以有利于其中一个或另一个。对于PI控制器，你可以通过改变调谐系统的相位裕度来改变这个平衡。返回的默认控制器pidtune相位裕度为60°。
信息。PhaseMargin
ans = 60.0000
在相同带宽下设计45°和70°相位裕度的控制器，并比较得到的参考跟踪和抗干扰能力。
opts2 = pidtuneOptions (“PhaseMargin”, 45岁);C2 = pidtune (G,“π”wc, opts2);T2 =反馈(G * C2, 1);GS2 =反馈(G, C2);opts3 = pidtuneOptions (“PhaseMargin”, 70);C3 = pidtune (G,“π”wc, opts3);T3 =反馈(G * C3, 1);GS3 =反馈(G, C3);次要情节(2,1,1);stepplot (T1、T2、T3)传说(“点= 60 '，“点= 45 '，“点= 70”)标题(“参考跟踪”次要情节(2,1,2);stepplot (GS1 GS2 GS3)标题(“抗干扰”）
降低相位裕度至45°可以加速抗扰，但也会增加参考跟踪响应的超调量。增加相位裕度至70°完全消除了超调量，但导致极缓慢的干扰抑制。您可以尝试不同的相位裕度值，直到找到一个适合于您的应用程序的平衡参考跟踪和干扰抑制的值。相位裕量对这一平衡的影响取决于工厂模型。对于一些植物模型来说，影响并不像这个例子中显示的那么大。
如果你想确定控制系统的带宽和相位裕度，你仍然可以使用DesignFocus选择pidtune．你可以设置DesignFocus要么“抗干扰”或“reference-tracking”调整一个控制器，使之有利于其中一个。
的DesignFocus选项对于具有更多可调参数的控制系统更有效。因此，与PI控制器一起使用时，效果不大。为了看到它的效果，设计一个PIDF控制器为相同的带宽和默认相位裕度(60°)使用每个DesignFocus值。比较结果。
opts4 = pidtuneOptions (“DesignFocus”，“平衡”）;%默认焦点C4 = pidtune (G,“PIDF”wc, opts4);T4 =反馈(G * C4, 1);GS4 =反馈(G, C4);opts5 = pidtuneOptions (“DesignFocus”，“抗干扰”）;C5 = pidtune (G,“PIDF”wc, opts5);T5 =反馈(G * C5 1);GS5 =反馈(G, C5);opts6 = pidtuneOptions (“DesignFocus”，“reference-tracking”）;C6 = pidtune (G,“PIDF”wc, opts6);T6 =反馈(G * C6, 1);GS6 =反馈(G, C6);次要情节(2,1,1);stepplot (T4, T5, T6)传说(“平衡”，“拒绝”，“跟踪”)标题(“参考跟踪”次要情节(2,1,2);stepplot (GS4 GS5 GS6)标题(“抗干扰”）
当你使用DesignFocus选择有利于参考跟踪或干扰抑制在调谐控制系统，您仍然可以调整相位裕度，以进一步微调这两个性能衡量之间的平衡。使用DesignFocus和PhaseMargin一起实现性能平衡，最符合您的设计需求。
这两种选择对系统性能的影响很大程度上取决于你的工厂的特性。对一些植物来说，改变PhaseMargin或DesignFocus选择几乎没有效果。
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