二自由度PID控制器- MATLAB和Simulink MathWorks法国金宝app - 金宝app,下载188bet金宝搏,金宝搏官方网站

二自由度PID控制器

二自由度PID控制器(双自由度)包括选点权重比例和微分项。一个二自由度PID控制器能够快速抗干扰性没有显著增加过度的选点跟踪。二自由度PID控制器也有助于减轻的影响控制信号的参考信号的变化。

您可以使用专业代表PID控制器模型对象pid2和pidstd2。这个主题描述了在MATLAB表示的二自由度PID控制器^®。自动PID控制器优化的信息,请参阅PID控制器调优。

连续时间二自由度PID控制器表示

这幅图显示了一个典型的控制体系结构使用一个二自由度PID控制器。

二自由度控制器的输出之间的关系(u)及其两个输入(r和y)可以在平行或标准形式。两种形式不同的参数用来表达比例、积分和微分控制器的动作,表示在下表中。

形式公式

形式	公式
平行(`pid2`对象)	$u = K_{p} (b r - y) + \frac{K_{我}}{年代} (r - y) + \frac{K_{d} 年代}{T_{f} 年代 + 1} (c r - y) 。$ 在这种表示方法: K_p=比例增益 K_我=积分器得到 K_d=微分增益 T_f=微分滤波器时间 b=选点体重比例 c=选点导数项负担过重
标准(`pidstd2`对象)	$u = K_{p} ((b r - y) + \frac{1}{T_{我} 年代} (r - y) + \frac{T_{d} 年代}{\frac{T_{d}}{N} 年代 + 1} (c r - y)] 。$ 在这种表示方法: K_p=比例增益 T_我=积分器的时间 T_d=时间导数 N=导数过滤因子 b=选点体重比例 c=选点导数项负担过重

平行(pid2对象)

$u = K_{p} (b r - y) + \frac{K_{我}}{年代} (r - y) + \frac{K_{d} 年代}{T_{f} 年代 + 1} (c r - y) 。$

在这种表示方法:

K_p=比例增益
K_我=积分器得到
K_d=微分增益
T_f=微分滤波器时间
b=选点体重比例
c=选点导数项负担过重

标准(pidstd2对象)

$u = K_{p} ((b r - y) + \frac{1}{T_{我} 年代} (r - y) + \frac{T_{d} 年代}{\frac{T_{d}}{N} 年代 + 1} (c r - y)] 。$

在这种表示方法:

K_p=比例增益
T_我=积分器的时间
T_d=时间导数
N=导数过滤因子
b=选点体重比例
c=选点导数项负担过重

使用一个控制器形式,方便您的应用程序。例如,如果您想表达的积分器和导数行动的时间常数,使用标准形式。的例子显示如何创建平行形式和标准形式控制器,看到pid2和pidstd2分别引用页面。

在离散时间代表PID控制器的信息,明白了离散时间Proportional-Integral-Derivative (PID)控制器。

二自由度控制结构

二自由度PID控制器是两个输入,一个输出控制器的形式C₂(年代),如下图所示。从每个输入输出传递函数本身就是一个PID控制器。

每个组件C_r(年代),C_y(年代)是一个PID控制器,与不同的权重比例和衍生品。例如,在连续时间,这些组件是由:

$\begin{array}{l} C_{r} (年代) = b K_{p} + \frac{K_{我}}{年代} + \frac{c K_{d} 年代}{T_{f} 年代 + 1}, \\ C_{y} (年代) = - (K_{p} + \frac{K_{我}}{年代} + \frac{K_{d} 年代}{T_{f} 年代 + 1}] 。 \end{array}$

您可以访问这些组件通过PID控制器转换成两个输入,一个输出传递函数。例如,假设C2是一个二自由度PID控制器,存储为pid2对象。

C2tf =特遣部队(C2);Cr = C2tf (1);Cy = C2tf (2);

C_r(年代)是第一个输入的传递函数C2到输出。同样的,C_y(年代)是第二个输入的传递函数C2到输出。

假设G是一个动态系统模型,比如zpk模型,代表植物。构建闭环传递函数r来y。请注意,C_y(年代)循环有积极的反馈,通过的定义C_y(年代)。

T = Cr *反馈(G, Cy, + 1)

另外,使用连接命令来构建一个等价的闭环系统直接与二自由度控制器C2。为此,设置InputName和OutputName的属性G和C2。

G。InputName =“u”;G。OutputName =“y”;C2。Inputname = {“r”,“y”};C2。OutputName =“u”;T =连接(G C2,“r”,“y”);

还有其他的配置,你可以将一个二自由度PID控制器分解成输出组件。为特定的选择C(年代),X(年代),每个下列配置相当于双自由度体系结构C₂(年代)。你可以获得C(年代),X(年代)为每个这些配置使用getComponents命令。

前馈

前馈配置,二自由度PID控制器分解为传统的PID控制器的输出误差信号作为输入,和一个前馈控制器。

连续时间,平行形式二自由度PID控制器的组件:

$\begin{matrix} C (年代) = K_{p} + \frac{K_{我}}{年代} + \frac{K_{d} 年代}{T_{f} 年代 + 1}, \\ X (年代) = (b - 1) K_{p} + \frac{(c - 1) K_{d} 年代}{T_{f} 年代 + 1} 。 \end{matrix}$

访问这些组件使用getComponents。

[C、X] = getComponents (C2,“前馈”);

下面的命令结构的闭环系统r来y前馈的配置。

T = G * (C + X) *反馈(1 G * C);

反馈

反馈配置,二自由度PID控制器分解为传统的PID控制器和输出反馈控制器。

连续时间,平行形式二自由度PID控制器的组件:

$\begin{matrix} C (年代) = b K_{p} + \frac{K_{我}}{年代} + \frac{c K_{d} 年代}{T_{f} 年代 + 1}, \\ X (年代) = (1 - b) K_{p} + \frac{(1 - c) K_{d} 年代}{T_{f} 年代 + 1} 。 \end{matrix}$

访问这些组件使用getComponents。

[C、X] = getComponents (C2,“反馈”);

下面的命令结构的闭环系统r来y反馈配置。

T = G * C *反馈(1 G * (C + X));

过滤器

过滤器配置,二自由度PID控制器分解为一个常规PID控制器的输出和参考信号的预滤器。

连续时间,平行形式二自由度PID控制器的组件:

$\begin{matrix} C (年代) = K_{p} + \frac{K_{我}}{年代} + \frac{K_{d} 年代}{T_{f} 年代 + 1}, \\ X (年代) = \frac{(b K_{p} T_{f} + c K_{d}) {年代}^{2} + (b K_{p} + K_{我} T_{f}) 年代 + K_{我}}{(K_{p} T_{f} + K_{d}) {年代}^{2} + (K_{p} + K_{我} T_{f}) 年代 + K_{我}} 。 \end{matrix}$

过滤器X(年代)也可以表示为比率:- (C_r(年代) /C_y(年代)]。

下面的命令结构的闭环系统r来y过滤器配置。

T = X *反馈(G * C, 1);

为例说明分解的二自由度PID控制器在这些配置,明白了一个二自由度PID控制器分解成输出组件。

上面所示的公式与连续时间,平行形式控制器。标准形式控制器和控制器在离散时间可以分解成类似的配置。的getComponents命令适用于所有二自由度PID控制器对象。

另请参阅

getComponents|pid2|pidstd2|pidtune|pidTuner