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Tune PID控制器以支持参考跟踪或干扰抑制(PID调谐器)

该示例显示了如何调整PID控制器以减少参考跟踪中的过冲或改善植物输入的干扰抑制。使用PID调谐器应用程序,该示例说明了PI和PID控制系统中的参考跟踪和干扰性能之间的折衷。

在这个例子中,你将工厂代表为一个LTI模型。有关使用的信息PID调谐器调整A.PID控制器在Simulink中块金宝app®模型,参见Tune PID控制器以支持参考跟踪或干扰抑制(金宝appSimulink控制设计)

考虑下图的控制系统。

该示例中的工厂是:

P. L. 一种 N. T. = 0.3 S. 2 + 0.1 S.

参考跟踪是响应y发信号R.。扰动抑制是抑制的衡量标准y信号at.D.。当你使用时PID调谐器要调整控制器,您可以调整设计,以支持参考跟踪或干扰拒绝,因为您的应用程序需要。

设计初始PI控制器

具有初始控制器设计提供了基线,您可以根据您调整PI控制器进行比较结果。使用PID调谐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,'pi');

使用初始控制器设计打开PID调谐器

PidTuner(G,C)

添加输入干扰抑制的步进响应图。选择添加图画>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划分。

提示

使用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余量,PID调谐器调谐控制器以在参考跟踪和干扰抑制之间实现平衡。在这种情况下,控制器在参考跟踪响应中产生一些过冲。在初始峰值之后,控制器还抑制了与参考跟踪更长的沉降时间的输入干扰。

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瞬态行为滑块。将滑块移动到左侧以改善干扰抑制。现在将与初始控制器设计的响应显示为基线响应(虚线)。

将瞬态行为系数降低到0.45加速扰动抑制,但也增加了参考跟踪响应中的过冲。

提示

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。

移动瞬态行为右侧滑块直到参考跟踪响应中的过冲最小化。

将瞬态行为系数增加到0.70几乎消除过冲,但导致极其缓慢的扰动抑制。你可以尝试移动瞬态行为滑块直到您在适合您的应用程序的参考跟踪和干扰拒绝之间找到平衡。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,效果并不像该示例所示那样大。

改变PID调整设计焦点

到目前为止,控制系统的响应时间在改变瞬态行为系数时保持修复。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保证金,则仍然可以更改参考跟踪和干扰拒绝之间的平衡。要调整有利于干扰拒绝或参考跟踪的控制器,更改设计焦点PID调谐算法。

改变这一点PID调谐器设计焦点更有效控制系统中的更多可调参数。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调谐器自动设计新类型的控制器PIDF。移动瞬态行为滑块将系数设置回0.6。

通过单击“将此新设计保存为基线设计”出口并选择另存为基线

PIDF设计将原始PI设计替换为基线图。

与PI案例一样,初始PIDF设计余额参考跟踪和干扰抑制。同样在PI案例中,控制器在参考跟踪响应中产生了一些过冲,并抑制了具有类似沉降时间的输入干扰。

改变PID调谐器设计重点是有利于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。

通过参考跟踪焦点调整的PIDF控制器显示为调整响应(实线)。该图表明所得到的控制器跟踪参考输入,远冲的相当更少,并且比平衡控制器设计更快的稳定时间。然而,设计产生了更差的扰动。

改变设计重点以偏爱扰乱拒绝。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善的干扰抑制,但导致参考跟踪响应的一些增加过冲。

使用Design Focus选项时,您仍然可以调整瞬态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,移动瞬态行为滑块或改变重点选项几乎没有任何影响。

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