用闭环PID自整定模块实现实时整定PID控制器

这个示例使用:

开放脚本

这个例子展示了如何使用闭环PID自动调谐块对升压变换器装置的PID控制器进行仿真和实时调谐。

闭环PID自动调谐块允许您在模拟和实时中调整单回路PID控制器。该模块在设备输入端注入正弦扰动信号，并在闭环实验期间测量设备输出。当实验停止时，模块根据在期望带宽附近估计的电厂频率响应计算PID增益。

闭环PID自动调谐块在实时应用中支持两种典型的PID调优场景。金宝app

在没有Simulink的情况下，在硬件上部署块并在独立的实时应用程序中使用它。金宝app
在硬件上部署块，但在Simulink中使用外部仿真模式监视和管理实时调优过程。金宝app外部模式允许在主机上运行的Simulink框图与在硬件上运行的生成代码之间进行通信。金宝app

本例重点介绍第一个场景，即部署块以执行实时调优。

金宝appSimulink Control Design™软件还提供了一个开环PID自动调谐块，用于实时PID调谐。这两个自整定器块的主要区别在于开环PID自整定器块是在反馈回路开环的情况下进行实验的(即现有的控制器不在作用中)。要决定哪个自动调谐器块最适合您的应用程序，请考虑以下几点

如果您没有初始控制器，使用开环PID自动调谐块来获得一个。您可以继续使用它来重新调整控制器或用闭环PID自动调谐块替换它。
如果有初始控制器，则使用闭环PID自动调谐块进行重新调谐。主要优点是：（1）如果在实验过程中出现意外干扰，现有控制器会拒绝该干扰，以确保安全运行；（2）现有的控制器通过抑制扰动信号，使电厂在其标称运行点附近运行。

在本例中，使用Simscape™Electrical™组件在Simulink®中建模电压模式升压转换器。金宝app这些组件的参数基于[1]。

mdl =“scdboostconverterPIDTuningMod”；open_system (mdl)

升压变换器电路通过控制斩波或开关源电压，将一个直流电压转换为另一个，通常是更高的直流电压。在这个模型中，一个由脉宽调制(PWM)信号驱动的MOSFET用于开关。数字PID控制器调节PWM占空比以保持负载电压电压输出美元在其引用 $Vref$ ．

在标称工作点，负载电压为18伏，占空比约为0.74。在升压转换器工作期间，占空比可能在0.1到0.85之间变化。

现有PID控制器的增益P = 0.02, I = 160, D = 0.00005, N = 20000。这些增益存储在数据存储内存块中，并从外部提供给PID控制器块。拥有外部增益输入端口允许您在闭环PID自动调谐器块计算新的增益后更改值。

插入闭环PID自动调谐块之间的PID控制器块和工厂，如升压变换器模型所示。启动/停止信号启动和停止闭环实验。当没有实验运行时，闭环PID自动调谐器块行为像一个单位增益块，其中u信号直接传递给u +Δ．

当在仿真或实时应用中使用闭环PID自动调谐块时，考虑以下几点。

为了实时更准确地估计被测对象的频率响应，在实验过程中尽量减少被测对象中任何负荷扰动的发生。自动调谐器块期望设备输出仅是对注入扰动信号的响应，而负载扰动使输出失真。

由于在实验过程中反馈回路是闭合的，现有控制器对注入的扰动信号也有抑制作用。采用闭环实验的优点是控制器能使装置保持在额定工作点附近运行，保持安全运行。缺点是，如果目标带宽距离当前带宽较远，则会降低频响估计的准确性。

将闭环PID自整定器块与设备模型和PID控制器块正确连接后，使用块参数指定整定和实验设置。

在调优选项卡中，有两个主要的调优设置。

在实验Tab中，有三个主要的实验设置。

植物类型:指定该植物是渐近稳定的还是积分的。在这个例子中，升压变换器装置是稳定的。
工厂签字:指定该植物是正号还是负号。如果当设备达到新的稳定状态时，在标称工作点上设备输入的正变化导致设备输出的正变化，则设备符号为正。否则，植物符号为负。如果一个植物是稳定的，植物符号等于它的直流增益的符号。如果一个植物在进行积分，那么如果该植物的产量持续增加或减少，则该植物符号分别为正或负。在这个例子中，升压变换器装置有一个正的装置符号。
正弦振幅:指定注入正弦波的振幅。在本例中，选择0.03为所有五个频率的摄动信号，以确保工厂是适当的激励在饱和限制。当励磁幅值过大时，升压变换器工作在断续电流模式。如果输入振幅太小，正弦信号与电力电子电路中的波纹难以区分。这两种情况都会产生不准确的频响估计结果。