主要内容

响应数据的交互式估计植物参数

此示例显示了如何使用PID调谐器适合线性模型以测量SISO响应数据。

如果您有系统识别工具箱™软件,则可以使用PID调谐器基于从系统测量的时域响应数据估计线性工厂模型的参数。PID调谐器然后调整用于所产生的估计模型的PID控制器。PID调谐器为您提供几种技术,以图形方式,手动或自动调整估计的模型以匹配您的响应数据。该示例说明了一些技术。

在此示例中,将测量的响应数据从数据文件加载到MATLAB中®工作区您将工厂代表为LTI模型。有关从Simulink生成模拟数据的信息金宝app®模型,参见从测量或模拟响应数据的交互性估计工厂(金宝appSimulink Control Design)

用于识别的导入响应数据

  1. 打开PID调谐器并将测量响应数据加载到MATLAB工作区中。

    PidTuner(TF(1),'pi') 加载pidplantmeasuredata.

    导入响应数据时,PID调谐器假设您的测量数据表示连接到负极反馈循环中的PID控制器的设备。换句话说,PID调谐器假设系统的以下结构。PID调谐器假设您在工厂输入中注入了一步信号并测量系统响应y, 如图所示。

    此示例的示例数据文件包含三个变量,每个变量是501×1阵列。Inputu.单位步进功能是否注入获取响应数据。产量是系统的测量响应y。时间向量T.,从0到50秒以0.1秒的样品时间运行。比较Inputu.T.表明这一步发生在T.= 5秒。

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    您可以导入存储为数字数组的响应数据(如本示例中),a时间序列对象,或者iddata.(系统识别工具箱)目的。

  2. PID调谐器, 在里面植物菜单,选择识别新工厂

  3. 在里面植物鉴定选项卡,单击获取I / O数据并选择阶段响应。这个动作打开了导入步骤响应对话框。

    输入有关响应数据的信息。输出信号是测量的系统响应,产量。输入步骤信号是参数化,如对话框中的图表所示。在这里,输入5.为了发病滞后, 和0.1为了采样时间。然后,点击进口

    植物鉴定绘图显示响应数据和初始估计工厂的响应。

预处理数据

根据您的响应数据的质量和功能,您可能希望在数据上执行一些预处理以改善估计的工厂结果。PID调谐器提供预处理响应数据的多个选项,例如删除偏移,过滤或提取数据的子集。在此示例中,响应数据具有偏移量。删除数据偏移的良好识别结果很重要。使用预处理菜单这样做。(有关其他数据预处理选项的信息,请参阅预处理数据。)

  1. 在这一点植物鉴定选项卡,单击预处理并选择删除偏移量。这删除偏移量选项卡打开,显示响应数据的时间图和相应的输入信号。

  2. 选择从信号中删除偏移量并选择回复,输出(y)。在里面偏移删除文本框,指定值-2。您还可以选择信号初始值或信号意味着,或输入数值。绘图更新了附加跟踪,该迹线显示了应用偏移的信号。

  3. 点击申请保存对信号的更改。点击关闭删除偏移返回到植物鉴定标签。

    PID调谐器自动调整工厂参数,基于预处理响应信号为工厂创建新的初始猜测。

调整植物结构和参数

PID调谐器允许您指定工厂结构,例如一杆被拒绝对, 要么状态空间模型。在里面结构菜单,选择最符合您的回复的工厂结构。您还可以向您的工厂添加传输延迟,零或集成器。对于此示例,单极结构提供了定性正确的响应。您可以进一步调整工厂结构和参数值,以使估计系统的响应更好地与测量的响应数据匹配。

PID调谐器为您提供了几种方法来调整工厂参数:

  • 通过拖动图上的调节器来图形方式调整估计系统的响应。在此示例中,拖动红色X调整估计的工厂时间常数。PID调谐器根据您的方式重新计算系统参数。当您更改估计的系统的响应时,它变得显而易见的是,在输入的应用程序中存在一些时间延迟T.= 5 s,以及系统到该步骤输入的响应。

    将运输延迟添加到估计的工厂模型中植物结构部分,检查延迟。绘图上显示垂直线,表示延迟的当前值。拖动向左或向右拖动以更改延迟,并通过拖动红色来对系统响应进行进一步调整X

  • 调整系统参数的数值,例如增益,时间常数和时间延迟。要在数字上调整系统参数的值,请单击编辑参数

    假设您从一个独立的测量中知道,系统中的传输延迟为1.5秒。在里面植物参数对话框,输入1.5 forτ.。查看使固定修复参数值。当你检查一下使固定对于参数,既不是估计的工厂模型的图形也不自动调整,影响参数值。

  • 自动优化系统参数以匹配测量的响应数据。点击自动估计使用当前值更新估计的系统参数作为初始猜测。

您可以继续使用这些方法中的任何一种来调整工厂结构和参数值,直到估计系统的响应充分匹配测量的响应。

保存工厂和曲调PID控制器

当您对拟合感到满意时,请单击申请。这样做节省了估计的植物,Plant1.,到了PID调谐器工作区。PID调谐器自动设计PI控制器Plant1.,在步骤图:参考跟踪绘图,显示新的闭环响应。这植物菜单反映了这一点Plant1.选择用于当前的控制器设计。

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检查存储在中的变量PID调谐器工作区,打开数据浏览器

你现在可以使用PID调谐器改进估计工厂的控制器设计的工具并检查调谐系统响应。

您还可以从中导出已识别的工厂PID调谐器工作区到MATLAB工作区进行进一步分析。在这一点PID调谐器选项卡,单击出口。检查要导出到MATLAB工作区的工厂模型。对于此示例,导出Plant1.,您从响应数据中识别的植物。您还可以导出调谐的PID控制器。点击。您选择的模型保存到MATLAB工作区。

已识别的工厂模型保存为已识别的LTI模型,例如IDProc.(系统识别工具箱)要么IDS.(系统识别工具箱)

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或者,右键单击工厂数据浏览器选择它以将其调整或导出到MATLAB工作区。

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