主要内容

从响应数据交互式地估计设备参数

此示例演示如何使用PID调谐器将线性模型拟合到测量的SISO响应数据。

如果你有系统识别工具箱™ 软件，你可以使用PID调谐器根据系统所测得的时域响应数据来估计线性植物模型的参数。PID调谐器然后为得到的估计模型调整PID控制器。PID调谐器为您提供多种技术，以图形方式、手动或自动调整估计模型以匹配您的响应数据。这个例子说明了其中的一些技术。

在本例中，将测量到的响应数据从数据文件加载到MATLAB中®将工厂表示为LTI模型. 有关从Simulink生成模拟数据的信息，请参见金宝app®模型，参见交互式地从测量或模拟响应数据估计植物（金宝appSimulink控制设计）．

导入响应数据以进行标识

  1. 打开PID调谐器并将测量的响应数据加载到MATLAB工作空间中。

    pidTuner (tf (1),“π”)加载皮迪奥达

    当您导入响应数据时，PID调谐器假设测量数据表示在负反馈回路中连接到PID控制器的设备。换句话说,，PID调谐器系统采用以下结构。PID调谐器假设您在设备输入端注入了阶跃信号U并测量了系统的响应Y，如图所示。

    本例的示例数据文件包含三个变量，每个变量都是501×1数组。输入是否注入单位阶跃函数U获取响应数据。outputy系统的测量响应是否为Y．向量的时间T，运行时间为0到50秒，采样时间为0.1秒。比较输入到T表明该步骤发生在T=5秒。

    提示

    您可以导入存储为数字数组(如本例所示)的响应数据时间序列对象，或iddata(系统辨识工具箱)对象。

  2. 在PID调谐器,在种植菜单，选择确定新工厂．

  3. 在植物鉴定选项卡，单击得到的I / O数据选择阶跃响应. 此操作将打开输入阶跃响应对话框。

    输入有关响应数据的信息。输出信号是测量的系统响应，outputy. 输入阶跃信号参数化，如对话框中的图表所示。在这里，输入5.为出现滞后,0．1对于采样时间。然后，单击进口．

    这个植物鉴定曲线图显示响应数据和初始估计电厂的响应。

预处理数据

根据响应数据的质量和特征，您可能希望对数据执行一些预处理，以改进估计的电厂结果。PID调谐器为预处理响应数据提供多个选项，例如删除偏移量、过滤或提取数据的子集。在本例中，响应数据有一个偏移量。数据偏移量的去除对良好的识别结果至关重要。使用预处理这样做的菜单。（有关其他数据预处理选项的信息，请参见预处理数据．)

  1. 上植物鉴定选项卡，单击预处理选择删除偏移量．这个删除偏移量选项卡打开，显示响应数据和相应输入信号的时间图。

  2. 挑选消除信号偏移选择响应，产量(y). 在抵消删除文本框中，指定的值为–2．您还可以选择信号初值或信号均值，或输入数值。plot用附加的轨迹更新，显示应用偏移量的信号。

  3. 点击申请保存对信号的更改。点击关闭-删除偏移回到植物鉴定标签。

    PID调谐器根据预处理的响应信号，自动调整设备参数，为设备创建新的初始猜测。

调整工厂结构和参数

PID调谐器允许您指定工厂结构，例如单极,欠阻尼对或状态空间模型. 在结构菜单，选择最适合你的反应的植物结构。您还可以向工厂添加传输延迟、零或积分器。对于这个例子，单极结构给出了定性正确的响应。您可以进一步调整设备结构和参数值，使估计的系统响应与测量的响应数据更好地匹配。

PID调谐器给你几种方法来调整植物参数:

  • 通过拖动绘图上的调节器，以图形方式调整估计系统的响应。在本例中，拖动红色x调整预估的工厂时间常数。PID调谐器在执行此操作时重新计算系统参数。当您更改估计的系统响应时，很明显在应用阶跃输入之间存在一定的时间延迟T= 5s，以及系统对该阶跃输入的响应。

    要将传输延迟添加到估计的电厂模型，请在植物的结构部分,检查延迟．图上出现一条垂直线，表示延迟的当前值。向左或向右拖动线以改变延迟，并通过拖动红色线进一步调整系统响应x．

  • 调整系统参数的数值，如增益、时间常数和时间延迟。要以数字方式调整系统参数的值，请单击编辑参数．

    假设通过独立测量，您知道系统中的传输延迟为1.5秒。在植物参数对话框中，输入1.5作为τ．检查修复以固定参数值。当你检查的时候修复对于一个参数，无论是图形化还是对估计的植物模型的自动调整都不会影响该参数值。

  • 自动优化系统参数以匹配测量的响应数据。点击自动估计用当前值作为初始估计值来更新估计的系统参数。

您可以使用这些方法中的任何一种继续迭代，以调整植物结构和参数值，直到估计系统的响应与测量的响应充分匹配。

保存植物和调整PID控制器

当您对配合感到满意时，单击申请．这样做可以挽救估计中的工厂，Plant1，致PID调谐器工作空间。PID调谐器自动设计一个PI控制器Plant1,在步骤图:参考跟踪Plot，显示一个新的闭环响应。这个种植菜单反映了这一点Plant1为当前控制器设计选择。

提示

检查存储在PID调谐器工作空间,打开数据浏览器．

你现在可以使用PID调谐器为估计的工厂改进控制器设计和检查调谐系统响应的工具。

还可以将标识的植物从PID调谐器工作空间以MATLAB工作空间进行进一步分析。上PID调谐器选项卡，单击出口．检查您想要导出到MATLAB工作区的植物模型。对于本例，导出Plant1，你从响应数据中识别出的植物。也可以导出调谐的PID控制器。点击好吧．您选择的模型被保存到MATLAB工作区中。

已识别的植物模型保存为已识别的LTI模型，例如Idroc(系统辨识工具箱)或智能决策支持系统(系统辨识工具箱)．

提示

或者，右键单击中的植物数据浏览器选择它进行调优或将其导出到MATLAB工作区。

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