主要内容

PID优化算法

典型的PID调优目标包括:

  • 闭环稳定性-闭环系统输出对于有界输入保持有界。

  • 充分的性能-闭环系统跟踪参考变化,并尽可能快地抑制扰动。环路带宽越大(单位开环增益的频率),控制器对参考的变化或环路中的扰动的响应就越快。

  • 足够的稳健性-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中的变化。

MathWorks®整定PID控制器的算法通过整定PID增益达到性能和鲁棒性之间的良好平衡,满足了这些目标。默认情况下,算法根据植物动力学选择交叉频率(环路带宽),并设计目标相位裕度为60°。当您交互地改变响应时间,带宽,瞬态响应,或相位裕度使用PID调谐器接口时,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来平衡两个性能指标,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,使用DesignFocus选择pidtune在命令行或选项对话框中PID调谐器

当你改变设计焦点时,算法试图调整增益以有利于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达到预期的设计重点。例如,在PID控制器中设置设计焦点比在P或PI控制器中更有效。在所有情况下,系统性能的微调很大程度上取决于你的工厂的特性。对于一些工厂来说,改变设计重点几乎没有效果。