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调谐器为您的模型识别植物。然后使用被识别的对象对PID控制器进行整定。
这个例子使用了一个降压转换器模型，它需要Simscape™Electrical™软件。
降压转换器模型
Buck变换器将直流转换为直流。本型号采用开关电源将30V直流电源转换为稳压直流电源。转换器使用mosfet而不是理想的开关来建模，以确保设备的导通电阻被正确地表示。从参考电压到测量电压的变换器响应包括MOSFET开关。PID设计要求系统从参考电压到被测电压的线性模型。然而，由于开关，自动线性化导致零系统。在本例中，使用PID调谐器，您使用模拟而不是线性化来确定系统的线性模型。
有关创建降压转换器模型的更多信息，请参见降压转换器(Simscape电气)．
Open_System（'scdbuckconverter') sim卡('scdbuckconverter'）
该模型配置有参考电压，可在0.004秒和0.0025秒的负载电流从15到25伏转换为0.0025至0.005秒。控制器初始化默认增益并导致过冲和慢速安定时间。
Open_System（'scdbuckconverter / scope 1'）Open_System（'scdbuckcomerter / scope 2'）
模拟模型生成I/O数据
打开PID调谐器，在反馈控制器子系统，打开PID控制器阻止对话框，然后单击调优．PID调谐器表示模型不能线性化并返回零系统。
PID调谐器在线性化失败时提供几种替代方法。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。
Re-linearize闭环-在不同的模拟快照时间线性化模型。
确定新工厂- 使用测量数据识别植物模型。
对于本例，单击确定新工厂打开“植物鉴定”工具。对于植物标识，您必须为Simulink模型停止时间指定一个有限值。金宝app
要打开模拟模型的工具，以收集工厂识别的数据植物鉴别选项卡上,单击获取I/O数据>模拟数据．
在模拟I / O数据标签，您模拟了控制器看到的植物。该软件暂时：
从模型中移除PID Controller块。
在PID块的输出位置注入一个信号。
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:
样品时间(
）= 5e-6 -控制器采样率。抵消 （
）= 0.51 - 输出偏移值，使转换器在输出电压接近15V的状态下，并给出要调整控制器的操作点。发病时间(
）= 0.003 -在应用阶跃改变之前，允许转换器达到15V稳定状态的足够时间的延迟。步幅度（
）= 0.4 - 控制器输出（工厂输入）的步长尺寸适用于模型。该值被添加到偏移值因此，实际工厂输入步骤从0.51到0.91。控制器输出（工厂输入）限制在范围内[0.01 0.95]。
选择显示输入的响应，显示偏移反应， 和显示识别数据．然后,单击运行模拟．这植物鉴别绘图已更新。
红色曲线是偏移响应。补偿响应是植物对恒定输入的响应
．由响应可知，模型在输入不变的情况下存在一些瞬态，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的同时施加的电流负荷。
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。
在[0.005 0.006]秒范围内，变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），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。
绿色曲线是将用于植物鉴定的数据。这条曲线是由于阶跃测试信号引起的响应变化，这是考虑了负反馈符号的蓝色(输入响应)和红色(偏移响应)曲线之间的差异。
要使用测量数据来识别工厂模型，请单击应用．然后，要返回工厂识别，请单击关闭．
植物鉴别
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，使识别的工厂响应，当提供测量的输入时，匹配测量的输出。
您可以手动调整估计模型。点击并拖动植物曲线和极点位置(X)来调整已识别的植物响应，使其与识别数据尽可能接近。
若要使用自动识别调优已识别的工厂，请单击汽车估计．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，选择欠阻尼的一对．
单击并拖动2nd订单信封以尽可能地匹配所识别的数据（几乎批判性地阻尼）。
点击汽车估计微调植物模型。
要将已识别的模型指定为控制器调优的当前工厂，请单击应用．PID调谐器然后自动调整控制器为识别的工厂和更新参考跟踪一步阴谋。
控制器调优
PID调谐器会自动调谐所识别的工厂的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。点击参考跟踪步骤绘图以使其成为当前图形。
控制器输出是PWM系统的占空比，必须限制在[0.01 0.95]。为了确认控制器输出满足这些界限，创建一个控制器工作量图。在PID调谐器标签，在添加图下拉列表,在一步， 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。
在控制器工作Plot中，调整后的响应(实线)显示了在模拟开始时需要的大量控制工作。要达到约0.0004秒的稳定时间和9%的超调，调整响应时间和瞬态行为滑块。这些调整将最大控制工作降低到可接受范围。
要用调优的控制器值更新Sim金宝appulink块，请单击更新块．
为了确定PID控制器的性能，对Simulink模型进行仿真。金宝app
bdclose ('scdbuckconverter'）
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