使用模拟I / O数据设计PID控制器
此示例显示如何调整无法线性化的工厂的PID控制器。你用PID调谐器确定模型的设备。然后使用确定的设备调整PID控制器。
此示例使用需要Simscape的buck转换器模型™ 与电有关的™ 软件
降压转换器模型
Buck变换器将直流转换为直流。该模型使用开关电源将30V直流电源转换为稳压直流电源。该变换器使用MOSFET而非理想开关进行建模，以确保正确表示器件导通电阻。从参考电压到测量电压的变换器响应包括MOSFET switches.PID设计需要从参考电压到测量电压的系统线性模型。但是，由于开关的原因，自动线性化会导致零系统。在本例中，使用PID调谐器，使用模拟而不是线性化来识别系统的线性模型。
有关创建降压转换器模型的详细信息，请参见降压转换器（西姆斯开普电气）.
Open_System（'scdbuckconverter')模拟('scdbuckconverter')
该模型配置有参考电压，将15至25伏的开关在0.004秒和负载电流从0.00220.025秒切换。控制器初始化，默认增益并导致过冲和慢速稳定时间。
Open_System（'scdbuckcomerter / scope 1'）Open_System（'scdbuckcomerter / scope 2')
模拟模型以生成I/O数据
要打开PID调谐器，请在反馈控制器子系统，打开PID控制器块对话框，然后单击曲调.PID调谐器表示模型不能线性化并返回零系统。
PID调谐器当线性化失败时，提供几种备选方案。在植物下拉列表，您可以选择以下方法之一：
进口- 从MATLAB工作区导入线性模型。
重新线性化闭环-在不同的模拟快照时间对模型进行线性化。
确定新工厂- 使用测量数据识别工厂模型。
对于此示例，请单击确定新工厂打开工厂识别工具。对于工厂标识，您必须为Simulink模型停止时间指定有限值。金宝app
要打开模拟模型的工具，以收集植物识别的数据植物鉴定选项卡，单击获取I/O数据>模拟数据.
上模拟I/O数据标签，您模拟了控制器看到的植物。该软件暂时：
从模型中删除PID控制器块。
将一个信号注入到PID块的输出以前所在的位置。
测量所产生的信号，其中输入到PID块的输入常用。
该数据描述了控制器所见的植物的响应。这PID调谐器使用此响应数据来估计线性工厂模型。
将输入信号配置为具有以下属性的阶跃输入：
采样时间 （
)=5e-6-控制器采样率。抵消 （
)= 0.51 - 将转换器放置在输出电压接近15V的状态下的输出偏移值，并给出要调整控制器的操作点。发病时间(
)=0.003-在应用阶跃变化之前，允许转换器有足够时间达到15V稳态的延迟。步幅度（
)= 0.4 - 控制器输出（工厂输入）的步长尺寸以应用于模型。此值被添加到偏移值使实际的工厂输入步骤从0.51到0.91。控制器输出（工厂输入）限制在范围内[0.01 0.95]。
选择显示输入响应,显示偏移响应， 和显示识别数据。然后，单击运行模拟.这植物鉴定绘图已更新。
红色曲线是偏移响应。偏移响应是电厂对恒定输入的响应
.响应表明模型具有一些恒定输入的瞬态，特别是：
转换器达到15V稳态的[0 0.001]第二范围。回想一下，该信号是控制误差信号，因此达到稳定状态下降到零。
[0.0025 0.004]第二范围，转换器在参考电压保持在15V时施加到所施加的电流负荷的第二范围。
参考电压信号从15V到25V改变的0.004秒点导致更大的控制误差信号。
[0.005 0.006]秒范围，转换器对被移除的电流负载作出反应。
蓝色曲线显示完整的植物响应，其中包含初始瞬变的贡献（对于时间<0.001秒而言），响应循环电流负载（时间持续时间0.0025秒），参考电压变化（0.004秒），并响应步骤测试信号（在0.003秒时施加）。相反，红色曲线是对仅对初始瞬变，参考电压步骤和循环电流负载的响应。
绿色曲线是将用于电厂识别的数据。该曲线是由于阶跃测试信号引起的响应变化，即蓝色（输入响应）和红色（偏移响应）曲线之间的差异，考虑到负反馈符号。
要使用测量数据来识别工厂模型，请单击申请.然后，要返回工厂识别，请单击关.
植物鉴定
PID调谐器使用通过模拟模型生成的数据来识别工厂模型。您调整所识别的工厂参数，以便在提供测量的输入时识别的工厂响应匹配测量的输出。
您可以手动调整估计模型。单击并拖动电厂曲线和极点位置（X），以调整已识别的电厂响应，使其尽可能与识别数据匹配。
要使用自动识别调整已识别的设备，请单击自动估计.自动调谐响应并不多于交互式调谐。所识别的工厂和识别数据不匹配。改变植物结构以获得更好的匹配。
在结构下拉列表中，选择欠阻尼对.
单击并拖动2nd订单信封以尽可能地匹配所识别的数据（几乎严格阻尼）。
点击自动估计微调植物模型。
要将已识别的模型指定为控制器调整的当前设备，请单击申请.PID调谐器然后自动调谐已识别设备的控制器并更新参考跟踪步进图。
控制器调整
PID调谐器会自动调整所识别的工厂的PID控制器。调谐控制器响应过冲大约5％，稳定时间约为0.0006秒。点击参考跟踪逐步绘制以使其成为当前图形。
控制器输出是PWM系统的占空比，必须限制为[0.01 0.95]。要确认控制器输出满足这些边界，请创建控制器工作图。上PID调谐器标签，在添加图画下拉列表，在步， 点击控制器工作.移动新创建的控制器工作绘制第二个绘图组。
在里面控制器工作图中，调谐响应（实线）显示了模拟开始时所需的大量控制工作。要实现约0.0004秒的稳定时间和9%的超调，请调整响应时间和瞬态行为滑块。这些调整将最大控制努力降低到可接受范围。
要使用调整后的控制器值更新S金宝appimulink块，请单击更新块.
为了确认PID控制器的性能，对Simulink模型进行仿真。金宝app
bdclose('scdbuckconverter')
另见
相关话题
- PID控制的系统辨识（金宝appSimulink控制设计）
- 输入/输出数据用于识别（金宝appSimulink控制设计）
- 从测量或模拟响应数据的交互性估计工厂（金宝appSimulink控制设计）
- 选择已识别的植物结构（金宝appSimulink控制设计）
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