系统模型

这个例子使用了watertank_comp_design.金宝app仿真软件模型。打开模型，在MATLAB^®命令行，输入：

watertank_comp_design.

此模型包含一个水箱系统单回路反馈系统的被控对象模型和PID控制器。

要查看水箱模型，打开水箱系统子系统。

该模型表示如下水箱系统。

在这里：

水以与施加到泵的电压成比例的速率从顶部进入罐。水以罐基部的开口以与罐中的水高度的平方根成比例的速率叶子。在水流速中的平方根的存在导致非线性植物。基于这些流速，罐体量的变化率是：

设计要求

调整PID控制器以满足以下闭环步骤响应设计要求：

开放式控制系统设计器

开放控制系统设计，在Simulin金宝appk模型窗口中，在应用程序画廊，点击控制系统设计．

控制系统设计打开并自动打开“编辑体系结构”对话框。

指定要调优的块

要指定要调优的补偿器，请在Edit Architecture对话框中单击添加块．

在“选择要调优的块”对话框中，在左侧窗格中，单击控制器子系统。当t列，在方框中打勾PID控制器．

点击好吧．

在Edit Architecture对话框中，应用程序将选择的控制器块添加到要调优的块列表中块标签。在这一点信号选项卡，该应用程序还添加输出PID控制器块到分析点的列表位置．

当控制系统设计打开时，它将以前在Simulink模型中定义的任何分析点添加到金宝app位置列表。为watertank_comp_design.在美国，有两个这样的信号。

要线性化Simulink模型并设置金宝app控制架构，请单击好吧．

默认情况下,控制系统设计在模型初始条件下对模型进行线性化。

该应用程序将PID控制器添加到数据浏览器,在控制器和固定块部分。该应用程序还计算开环传递函数在输出PID控制器块，并将此响应添加到数据浏览器．

绘制闭环步进响应

分析控制器的设计，建立系统的闭环传递函数并绘制其阶跃响应曲线。

在这一点控制系统选项卡，单击新的剧情，选择新的一步．

在“新建绘图步骤”对话框中选择对图则的回应下拉列表，选择新的输入-输出传输响应．

要添加一个输入信号，在指定输入信号区域,点击+．在下拉列表中，选择输出想要的水位块。

添加输出信号，在其中指定输出信号区域,点击+．在下拉列表中，选择输出水箱系统块。

要创建闭环传输功能并绘制步骤响应，请单击情节．

要查看响应图上的最大超调，右键单击图区域并选择特征>峰值响应．

要查看响应图上的上升时间，右键单击绘图区域，并选择特征>上升时间．

将鼠标移到特征指标上，查看它们的值。目前的设计有:

这个响应不满足5%超调量的设计要求。

使用自动PID整定的整定补偿器

使用自动PID调谐调整补偿器，单击调优方法，选择PID调整．

在PID调谐对话框中，在规格部分，选择以下选项：

点击更新补偿器．该应用程序更新新的补偿器设置的闭环响应和更新阶跃响应图。

若要检查系统性能，请将鼠标放在响应特征标记上。带调谐补偿器的系统响应为:

此响应超过允许的最大过冲5％。上升时间比五秒钟的所需上升时间慢得多。

调整补偿器使用Bode图形调谐

为了减少上升时间，交互式地增加补偿增益使用图形波德调谐。

要打开开环BODE编辑器，请单击调优方法，选择波德编辑器．

在“选择要编辑的响应”对话框中，控件输出的开环响应PID控制器块已被选中。要为此响应打开Bode编辑器，请单击情节．

查看波德编辑器和阶段响应并排的地块，就在查看选项卡，单击左/右．

当波德编辑器绘图，拖动幅度响应以增加补偿器增益。通过增加增益，您可以增加带宽并加快响应。

当向上拖动Bode响应时，应用程序会自动更新补偿器和关联的响应图。此外，当您释放绘图时，在状态栏上，右侧，应用程序显示更新的增益值。

增加补偿器增益，直到阶跃响应满足设计要求。一个可能的解决方案是将增益设置为1．7．

在此增益值下，闭环响应具有答：

使用补偿器编辑器微调控制器

要直接调整补偿器的参数，请使用补偿器编辑器。当波德编辑器，右键单击绘图区域，然后选择编辑补偿器．

在“补偿器编辑器”对话框中，在参数选项卡，调整PID控制器增益。有关编辑补偿器参数的更多信息，请参阅调整使用补金宝app偿器编辑器的Simulink块．

虽然调谐补偿器符合设计要求，但稳定时间超过30秒。为了改善稳定时间，调整P.和我手动控制器的参数。

例如，将补偿器参数设置为:

该补偿器产生闭环响应：

模拟闭环系统金宝app

通过用调谐控制器参数模拟非线性Simulink模型来验证补偿器的设计。金宝app

将调谐的补偿器参数写入PID控制器块，在控制系统设计，在这方面控制系统选项卡，单击更新块．

在Simuli金宝appnk模型窗口中，运行仿真。

要查看闭环模拟输出，双击范围块。

非线性系统的闭环响应满足设计要求，上升时间小于5秒，超调极小。