PID自动整定在实时- MATLAB和Simulink - MathWorks金宝app德国 - 金宝app,下载188bet金宝搏,金宝搏官方网站

PID自动整定实时

要在独立应用程序中使用PID自动整定算法对物理工厂进行实时整定，必须将PID自动整定器块部署到您自己的系统中。为此，您需要创建一个Simulink金宝app^®用于部署的模型。你可以用实验和调优参数来配置这个模型。或者，您可以将其配置为从系统的其他地方从外部提供这些参数。一旦部署到您自己的系统中，自动调谐器模型将信号注入到您的工厂并接收工厂的响应，而无需使用Simulink来控制调谐过程。金宝app部署PID自动整定算法需要一个代码生成产品，例如金宝app仿真软件编码器™．

作为另一种选择，你可以在使用Simulink控制实验的同时，实时调整你的物理植物。金宝app有关更多信息，请参见在Simulink中控制实时PID自动整定金宝app．

工作流

总的来说，部署PID自动整定算法进行实时整定的工作流程如下:

创建一个Simul金宝appink模型用于将PID自动调谐器块部署到系统中。
配置启动/停止信号控制调优实验开始和结束的时间。部署后，您可以使用此信号在任何时候启动PID自动整定过程。
指定控制器参数如控制器类型和目标带宽调优。
配置实验参数例如在频率响应实验中注入的扰动的振幅。
将模型部署到您的系统，然后启动自动调优过程对抗你的物理植物。您可以实时验证闭环性能。

实际上，对于实时调优，您可能希望在运行时指定一些参数，例如目标带宽或摄动振幅。有关在部署的应用程序中指定参数的信息，请参见部署后访问自动调优参数．

步骤1。创建可部署的Simulink模型与P金宝appID自调谐块

使用PID自动调谐器块进行实时调优需要创建一个用于部署的Simulink模型。金宝app有几种方法可以这样做。

仅使用自动调谐器可部署模块

在最基本的形式中，用于部署实时PID自动整定的模型类似于下面的插图，使用闭环PID自动调谐器或者是开环PID自动调谐器块。这种方法的一个优点是它允许您在运行时在不同的PID控制器之间切换和调优。

在这里，连接到PID自动调谐器块的输入和输出的块表示为系统读取或写入实时数据的硬件接口。例如，读PID控制器输出块可以是接收串行数据的接口UDP接收接收UDP数据包的块，或通过无线网络接收其他信号的接口。类似地，写入数据的块，例如写入植物输入，可以是串行接口、UDP接口或其他用于向硬件写入数据的接口。

自动调谐器块的默认端口是:

u—接收控制信号。
y-接收工厂产量。
启动/停止-接收开始和结束调谐过程的信号。
u +Δ-输出信号馈送到工厂输入。当实验停止时，u +Δ输出控制信号作为输入u．当实验运行时，块注入测试信号u +Δ．仅对于开循环调优，块将中断之间的循环u而且u +Δ在实验期间。当实验结束时，该块恢复了之间的连接u而且u +Δ．
% conv-输出频率响应估计实验进展的数值指示器。
pid增益—当整定过程结束时，输出整定后的PID增益。

在这种配置中，PID控制器本身存在于系统的另一个模块中。调优完成后，您使用自己的逻辑编写调优PID增益从pid增益端口的自动整定块到您的PID控制器。

带有控制器的可部署模块

或者，您可以部署一个包括PID控制器和PID自动整定算法的模块，如下图所示。这种方法的一个优点是，它有助于重新调优单个系统中的特定控制器。

在本例中，PID控制器是作为Simulink实现的金宝appPID控制器块。因为该块的PID增益是可调的，所以您可以配置您的系统将调谐增益写入部署的控制器。或者，您也可以在部署的模型中使用自己的自定义PID控制器子系统。

您可以实现任何适合于您的应用程序的逻辑，以确定是否以及如何更新PID控制器与调谐增益。在所示系统中PID更新逻辑子系统表示这样一个模块。的外部数据块表示您的逻辑需要确定是否更新控制器的任何其他信息。

请注意

当你使用闭环PID自动调谐器块，喂pid增益输出直接进入PID控制器增益输入可以引入防止代码生成的代数循环。为了避免这个问题，可以在PID更新逻辑中引入打破代数循环的状态。例如，您可以尝试以下方法之一:

使用一个单位延迟块，使控制器输出比控制器输入提前一个时间步。
使用一个数据存储内存块，如图所示PID闭环自整定块实时整定PID控制器．

开环调谐的无扰动传输

当你使用开环PID自动调谐器，如果你的控制器包括积分器动作，考虑实现信号跟踪，以避免在调优实验期间积分器上紧。信号跟踪使PID控制器继续跟踪实际植物输入，而它是在环外。如果没有它，当控制循环在调优过程结束时关闭时，您的系统可能会遇到颠簸。

如果你的PID控制器是Simulink金宝appPID控制器块，你可以使用开启跟踪模式参数，以避免此碰撞。下面的图说明了一个包含开环PID自动调谐器Block和aPID控制器配置跟踪模式的块。植物输入馈入控制器块的跟踪输入。

步骤2。配置启动/停止信号

要启动和停止自动调优过程，请在启动/停止端口。当实验不运行时，块传递信号不变u来u +Δ．在这种状态下，块对设备或控制器的行为没有影响。

频率响应估计实验开始和结束于一个上升或下降信号在启动/停止端口,分别。因此，在部署后，要开始自动调优过程，在启动/停止端口。过了适当的时间，还是过了% conv信号稳定在100附近，使用下降信号结束实验。当实验结束时，算法生成调整后的PID增益，并在实验结束时返回pid增益端口。实验时间保守估计为200/次ω_c用于闭环调优或100/ω_c对于开环调优，其中ω_c是您的目标带宽。有关如何配置启停信号的详细信息，请参见闭环PID自动调谐器或开环PID自动调谐器阻止引用页。

步骤3。PID整定参数设置

要指定系统中PID控制器的配置，请使用自动调谐器块的以下参数:

类型
形式
时间域
控制器采样时间(秒)
积分器的方法
过滤方法

为闭环PID自动调谐器时，还可以指定不同于控制器采样时间(秒)．PID增益整定算法是计算密集型的，当您希望将块部署到硬件并以快速采样时间调优控制器时，一些硬件可能无法在单个时间步长内完成PID增益计算。若要降低硬件吞吐量要求，请启用在不同的采样时间进行调谐参数，然后指定一个调优采样时间比控制器采样时间慢调优采样时间(秒)参数。

然后，指定用于调优的目标带宽和相位裕度目标带宽(rad/sec)而且目标相位裕度(度)参数,分别。

目标带宽，以rad/sec为单位指定，是调谐开环响应的0-dB增益交叉频率的目标值CP,在那里P是植物的反应，和C控制器响应。这个交叉频率大致设置了控制带宽。为了一个上升的时间τ秒，目标带宽的一个很好的猜测是2/τrad /秒。

目标相位裕度决定了调谐系统的鲁棒性。通常，选择45°- 60°范围内的值。一般来说，较高的相位裕度可以改善超调，但会限制响应速度。默认值，60°，倾向于平衡性能和健壮性，产生大约5-10%的超调，这取决于您的设备的特性。

您可以在部署后在自己的应用程序中设置大多数调优参数，而不是在部署前在PID自动调优器块中固定它们。看到部署后访问自动调优参数．

有关用于这些参数的值的详细信息，请参见闭环PID自动调谐器或开环PID自动调谐器阻止引用页。

步骤4。设置实验参数

频率响应估计实验在目标带宽附近的频率注入正弦信号ω_c：

[1/3, 1, 3, 10]ω_c为开环PID自动调谐器块
[1/10,1/ 3,1,3,10]ω_c为闭环PID自动调谐器块

使用正弦振幅参数，以指定这些信号的振幅。

如果你的装置是渐近稳定的，那么开环PID自动调谐器块可以用阶跃摄动估计器件的直流增益。指定这个扰动的振幅一步振幅参数。如果你的工厂只有一个积分器，清除用阶跃信号估计直流增益参数。

谨慎

对于不稳定的设备，不要使用闭环或开环PID自动整定。
对于有多个积分器的工厂，不要使用开环PID自动整定。你可以使用闭环PID自动整定与多积分器工厂。

所有摄动振幅必须为:

大到足以使扰动克服植物驱动器中的任何死区，并产生高于噪声水平的响应。
足够小，以保持装置在接近标称工作点的近似线性区域内运行，并避免装置输入或输出饱和。

有关设置实验参数的更多信息，请参见闭环PID自动调谐器而且开环PID自动调谐器阻止引用页。

第5步。调优和验证

在将自动调谐器模块部署到系统后，请使用rising启动/停止信号开始自动调优过程。部署的模块将测试信号实时注入物理设备。过了适当的时间，还是当了% conv信号稳定在100%附近，使用下降启动/停止信号结束实验。实验时间保守估计为200/次ω_c用于闭环调优或100/ω_c对于开环调优，其中ω_cC是目标带宽。当实验停止时，该模块根据系统估计的频率响应和指定的调谐目标计算新的PID增益。您可以检查调谐PID增益使用pid增益信号。

当您检查这些增益并将其传输到您自己的控制器时，请注意PID自动调谐器块中这些增益的含义。在离散时间下，块具有如下PID控制器传递函数:

$C ＝ P + 我 F_{我} （ z ） + D ［ \frac{N}{1 + N F_{d} （ z ）} ］，$

在平行形式中，或者在理想形式中，

$C ＝ P ［ 1 + 我 F_{我} （ z ） + D （ \frac{N}{1 + N F_{d} （ z ）} ）］．$

F_我（z),F_d（z属性指定的值积分器的方法而且过滤方法公式,分别。有关详细信息，请参见闭环PID自动调谐器或开环PID自动调谐器阻止引用页。

在将调谐增益传输到PID控制器后，您可以使用新的增益观察和验证系统的持续性能。

部署后访问自动调优参数

您为配置自动调谐器而设置的一些参数是可调的，这样您就可以在生成的代码中访问它们。对于不可调参数，必须在部署前在块中配置。

可调参数

PID自调谐块的以下参数在部署后可调。有关所有这些参数的详细信息，请参见闭环PID自动调谐器或开环PID自动调谐器阻止引用页。

参数	描述
目标带宽(rad/sec)	开环响应的目标交叉频率
目标相位裕度(度)	开环响应的目标最小相位裕度
正弦振幅	正弦扰动的振幅
用阶跃信号估计直流增益	向装置中注入步进信号
一步振幅	阶跃摄动的振幅
类型	PID控制器类型(如PI、PD、PID)
形式	PID控制器形式
积分器的方法	积分项的离散积分公式
过滤方法	导数滤波项的离散积分公式

Non-Tunable参数

PID自调谐块的以下参数在部署后不可调。您必须在代码生成之前在块中指定它们，并且它们的值在应用程序中保持固定。有关所有这些参数的详细信息，请参见闭环PID自动调谐器或开环PID自动调谐器阻止引用页。

参数	描述
时间域	PID控制器时域
控制器采样时间(秒)	PID控制器采样时间(见修改部署后的采样次数）
减少内存并避免任务溢出(仅限外部模式)	只部署调优算法
数据类型	浮点精度