主要内容

基于模型的PID整定介绍金宝app

你可以使用PID调谐器在Simulink中交互调整PID增益金宝app®模型包含PID控制器，离散PID控制器，PID控制器(2DOF),或离散PID控制器(2自由度)块。PID调谐器允许您在单自由度或双自由度PID控制器的性能和鲁棒性之间实现良好的平衡。当你使用PID调谐器,它:

  • 自动计算模型中植物的线性模型。PID调谐器将PID控制器输出和输入之间的所有块的组合视为植物。因此，该装置包括控制回路中的所有块，而不是控制器本身。看到PID调谐器能看到什么植物?．

  • 自动计算初始PID设计与性能和鲁棒性之间的平衡。PID调谐器基于线性化装置的开环频率响应进行初始设计。看到PID整定算法．

  • 提供工具和响应图，以帮助您交互式地改进PID控制器的性能，以满足您的设计要求。看到开放式PID调谐器．

对于不线性化或线性化为零的植物，有几种方法可以获得用于调整的植物模型。这些替代方案包括:

  • 根据工厂频率响应数据设计PID控制器—使用频率响应估计命令frestimate或基于频率响应的PID调谐器，通过仿真得到装置的估计频率响应。

  • 交互式估计植物从测量或模拟响应数据-如果您有系统识别工具箱™，您可以使用PID调谐器来估计基于时域响应数据的线性工厂模型的参数。PID调谐器然后调整PID控制器的结果估计模型。响应数据可以从您的真实系统中测量，也可以通过模拟您的Simulink®模型获得。金宝app

你可以使用PID调谐器设计一自由度或二自由度PID控制器。使用单自由度PID控制器通常可以实现良好的设定值跟踪和良好的干扰抑制。然而，根据模型中的动态，使用单自由度PID控制器可能需要在设定值跟踪和干扰抑制之间进行权衡。在这种情况下，如果你既需要良好的设定值跟踪又需要良好的干扰抑制，可以使用二自由度PID控制器。

有关调整一自由度和二自由度PID补偿器的示例，请参见:

PID调谐器能看到什么植物?

PID调谐器把所有的单元都考虑在回路之间PID控制器阻塞输出和输入。您的工厂中的块可以包括非线性。因为自动调优需要一个线性模型，PID调谐器计算模型中植物的线性化近似。这线性化模型一个非线性系统的近似，在一个给定的小区域内是有效的吗操作点系统的。

默认情况下,PID调谐器使用Simulink模型中指定的初始条件作为工作点线性化您的工厂。金宝app线性化的对象可以是任何顺序，可以包括任何时间延迟。的PID调谐器设计了线性化装置的控制器。

然而，在某些情况下，您希望为不同于模型初始条件定义的工作点设计PID控制器。例如:

  • 在模型初金宝app始条件指定的工作点上，Simulink模型还没有达到稳态，您希望设计一个稳态运行的控制器。

  • 您正在为增益调度应用程序设计多个控制器，并且必须为不同的工作点设计每个控制器。

在这种情况下，更改操作符使用的工作点PID调谐器．看到开口PID调谐器．

有关线性化的更多信息，请参见线性化非线性模型．

PID整定算法

典型的PID整定目标包括:

  • 闭环稳定性-闭环系统输出对于有界输入保持有界。

  • 足够的性能-闭环系统跟踪参考变化和抑制干扰尽可能快。环路带宽(单位开环增益的频率)越大，控制器对环路中的参考或扰动的响应就越快。

  • 足够的鲁棒性-环路设计有足够的增益裕度和相位裕度，以允许建模误差或系统动力学的变化。

MathWorks®PID控制器整定算法通过整定PID增益来实现性能和鲁棒性之间的良好平衡，从而满足这些目标。缺省情况下，算法根据植物动态选择交叉频率(环路带宽)，并设计目标相位裕度为60°。控件以交互方式更改响应时间、带宽、瞬态响应或相位裕度时PID调谐器接口，算法计算新的PID增益。

对于给定的鲁棒性(最小相位裕度)，整定算法选择一个控制器设计，以平衡两个性能指标，参考跟踪和干扰抑制。您可以更改设计重点以支持这些性能度量之一。要做到这一点，请使用选项对话框PID调谐器．

当你改变设计焦点时，算法尝试调整增益以支持参考跟踪或干扰抑制，同时实现相同的最小相位裕度。系统中可调参数越多，PID算法就越有可能在不牺牲鲁棒性的情况下实现预期的设计重点。例如，设置设计焦点对于PID控制器比P或PI控制器更有效。在所有情况下，微调系统的性能很大程度上取决于您的工厂的特性。对于一些工厂来说，改变设计重点几乎没有影响。

另请参阅

应用程序

块

相关的话题