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调整PID控制器以支持参考跟踪或干扰抑制(PID调谐器)

这个例子展示了如何调整一个PID控制器,以减少参考跟踪的超调或改善对植物输入扰动的抑制。使用PID调谐器应用程序,实例说明了PI和PID控制系统中参考跟踪和抗扰性能之间的权衡。

在本例中,您将植物表示为LTI模型。有关使用PID调谐器调整A.PID控制器块金宝app®模型,参见调整PID控制器,有利于参考跟踪或干扰抑制(金宝appSimulink Control Design)

考虑下图的控制系统。

这个例子中的植物是:

P. L. 一种 N T. = 0.3 S. 2 + 0.1 S.

参考跟踪是响应y信号在R.。干扰拒绝是抑制的衡量标准y信号at.D.。当你使用时PID调谐器要调整控制器,您可以根据您的应用程序调整设计以支持参考跟踪或干扰拒绝。

设计初始PI控制器

拥有一个初始控制器设计可以为您在调整PI控制器时比较结果提供一个基线。使用PID调整命令为工厂创建初始PI控制器设计pidtune

g = tf(0.3,[1,0.1,0]);%植物模型C = pidtune (G,“π”);

使用初始控制器设计打开PID调谐器

PidTuner(G,C)

添加一个阶跃响应图的输入干扰抑制。选择添加图>输入干扰抑制

PID调谐器用参考跟踪图并排将干扰抑制绘制绘制。

小费

控件中的选项看法标签更改如何PID调谐器显示多个图。

默认情况下,对于给定的带宽和相位裕度,PID调谐器调整控制器,以达到参考跟踪和干扰抑制之间的平衡。在这种情况下,控制器在参考跟踪响应中产生一些超调。在初始峰值后,控制器还以比参考跟踪更长时间的稳定时间抑制输入扰动。

调整瞬态行为

根据您的应用程序,您可能希望改变参考跟踪和干扰拒绝之间的平衡,以支持一个或另一个。对于PI控制器,您可以使用此平衡使用暂时行为滑块。将滑块移动到左侧以改善干扰抑制。与初始控制器设计的响应现在显示为基线反应(虚线)。

将瞬态行为系数降至0.45速度加速扰动抑制,但也增加了参考跟踪响应中的过冲。

小费

右键单击参考跟踪绘图并选择特征>峰值响应获得过冲的数值。

移动暂时行为右侧滑块直到参考跟踪响应中的过冲最小化。

将瞬态特性系数提高到0.70,几乎消除了超调,但抑制扰动的速度非常缓慢。你可以试着移动暂时行为滑块,直到找到一个平衡的参考跟踪和干扰抑制,这是适合您的应用程序。改变滑块对平衡的影响取决于植物模型。对于一些植物模型,效果并不像这个例子中显示的那么大。

改变PID调整设计焦点

到目前为止,在改变瞬态行为系数时,控制系统的响应时间仍然是固定的。这些操作等同于固定带宽并改变系统的目标最小相位余量。如果要修复带宽和目标阶段余量,您仍然可以更改参考跟踪和干扰拒绝之间的平衡。要调整有疑虑拒绝或参考跟踪的控制器,更改设计焦点PID调谐算法。

改变了PID调谐器设计重点更有效地在控制系统中的可调参数更有效。因此,与PI控制器一起使用时它没有太大的效果。要查看其效果,请将控制器类型更改为PIDF。在里面类型菜单,选择PIDF.

PID调谐器自动设计了一种新型PIDF控制器。移动暂时行为滑块将系数设置回0.6。

单击。将此新设计保存为基线设计出口箭头并选择另存为基线

PIDF设计取代原来的PI设计作为基线图。

在PI情况下,初始PIDF设计平衡了参考跟踪和干扰抑制。同样在PI情况下,控制器在参考跟踪响应中产生一些超调,并以类似的解决时间抑制输入扰动。

改变PID调谐器设计焦点以支持参考跟踪而不改变响应时间或瞬态行为系数。为此,请单击选项,在重点菜单,选择参考跟踪

PID调谐器自动重新调整控制器系数,重点是参考跟踪性能。

用参考跟踪焦点调整的PIDF控制器显示为调整响应(实线)。该图表明,由此产生的控制器跟踪参考输入,远冲的相当较少,并且比平衡控制器设计更快的稳定时间。然而,该设计产生了更差的扰动抑制。

改变设计重点以偏爱扰乱抑制。在里面选项对话框,在重点菜单,选择输入干扰抑制

该控制器设计产生了改进的干扰抑制,但导致参考跟踪响应的一些增加过冲。

当你使用设计焦点选项时,你仍然可以调整暂时行为滑块进一步微调两种性能测量措施之间的平衡。使用设计焦点和滑块在一起,实现最能满足您的设计要求的性能平衡。这种微调对系统性能的影响依赖于植物的性质。对于一些植物,移动暂时行为滑块或改变重点选项几乎没有效果。

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