提高转炉模型

本例使用升压变换器模型作为电力电子系统的实例。升压变换器电路通过控制斩波或开关源电压，将一种直流电压转换为另一种，通常是更高的直流电压。

mdl =“scdboostconverter”; 开放式系统（mdl）

在这个模型中，一个由脉宽调制(PWM)信号驱动的MOSFET用于开关。输出电压Vout应以参考值规范吗Vref．数字PID控制器调节PWM占空比，责任，基于电压误差信号。对于这个例子，你估计一个从PWM占空比到负载电压的线性模型Vout．

Simscape电软件包含许多电力电子系统的预定义模块。该模型包含一个变型子系统，带有升压变换器模型的两个版本:

寻找模型工作点

要为升压转换器设计控制器，必须首先确定希望转换器工作的稳态工作点。有关查找操作点的更多信息，请参阅查找Simscape模型的稳态工作点. 对于本例，使用从模拟快照估计的工作点。

要找到操作点，使用模型线性化器.打开模型线性化器，在Simulin金宝appk模型窗口中应用程序图库，单击模型线性化器．

在模型线性化器,在线性分析选项卡，在操作点下拉列表中,选择采取模拟快照．

在“输入要线性化的快照时间”对话框中模拟快照时间字段中,输入0.045，有足够的时间使闭环系统达到稳态。

点击采取快照．

软件模拟模型并创建一个工作点，该工作点包含在指定的快照时间内模型的输入和状态值。这个操作点,op_snapshot1，被添加到线性分析工作区．

要使用计算的操作点初始化模型，双击op_snapshot1．

在“编辑”对话框中，单击初始化模型．

在初始化模型对话框中，选择MATLAB工作空间,然后单击好吧．该软件将工作点输出到MATLAB^®使用工作点中的输入和状态初始化模型。

指定控制器的结构

在调整PID控制器块之前，使用PID调谐器，则必须指定控制器结构。为此，双击控制器块。然后，指定以下控制器参数：

对于本例，使用当前控制器配置;即不带反上环的离散时间并联PID控制器。

使用PID调谐器，可以调整以下控制器块的参数：

如果你的模型使用Simscape电离散PI控制器(Simscape电气)块或带积分抗饱和的离散PI控制器(Simscape电气)块，必须将此块替换为离散PID控制器块之前调优。

确定植物模型

打开PID调谐器点击调优．当PID调谐器首先打开，它尝试线性化模型。由于PWM元件，模型解析线性化为零。

为了获得线性植物模型，在PID调谐器选项卡上,单击植物，然后在创造一种新的植物点击确定新工厂．

为了识别一个植物模型，首先通过模拟你的模型获得输入/输出数据。在植物鉴别选项卡上,单击获取I/O数据>模拟数据．对于植物标识，您必须为Simulink模型停止时间指定一个有限值。金宝app

在模拟I / O数据选项卡，用下列设置配置输入信号。

要指定步长幅度，请单击。然后，在“步骤输入规范”对话框中振幅字段,类型０．０１．这个值大到足以激发系统，小到足以防止控制器进入断续电流模式。

点击运行模拟．为了获得植物的输入/输出响应，PID调谐器在输出端注入指定的输入信号PID控制器阻塞并测量控制器输入端的相应输出响应。该软件运行两个模拟，一个是没有输入信号的偏移响应，一个是有输入信号的输入响应。这些响应之间的区别是输出响应。

在植物鉴别文档中,输入曲线图显示指定的输入信号，以及输出该图显示了相应的输出响应。

要使用这个模拟的输入/输出数据，请单击应用.然后，关闭模拟I / O数据选项卡上,单击关闭．

在植物鉴别选项卡，根据您对设备的了解和输出阶跃响应的外观，选择要识别的设备结构。对于本例，输出响应看起来像欠阻尼二阶响应。在结构下拉列表中,选择欠阻尼的一对．

要获得已识别植物的粗略近似值，请在确定植物结构绘制、拖动对应于阶跃响应包络线的虚线。调整响应，使其接近输出响应。

要微调近似响应，请单击自动估计. 软件使用当前参数作为初始猜测来估计已识别电厂模型的参数。

“工厂识别进度”对话框显示估计过程的结果。在本例中，与估计数据的拟合度大于98%。若要使用此已识别的工厂，请在植物鉴别选项卡上,单击应用．

的PID调谐器更新其辨识的对象模型，选择控制器参数以满足系统的整定要求调优工具段，并绘制该控制器的调谐响应。扩大情节，关闭情节植物鉴别文档。

阶跃响应显示块响应（虚线）和调谐响应（实线）。块响应对应于中的当前PID增益PID控制器块调谐响应对应于中的调谐PID增益PID调谐器．

优化控制器

要根据带宽和相位裕度调整控制器，请在PID调谐器选项卡，在域下拉列表中,选择频率．

对于本例，设置带宽和阶段保证金来9425rad/s (1.5 kHz)和60，分别根据中规定的设计准则［1］．

PID调谐器选择满足这些设计规格的控制器参数。

要查看调谐系统的频率响应，请单击添加图,在预兆点击开环．

要调整Bode绘图的限制，请在绘图区域上单击鼠标右键，然后选择属性。然后，在“属性编辑器”对话框中的限制选项卡，设置轴限制。

要查看调整后的控制器参数和性能指标，包括增益和相位裕度，单击显示参数．在9425 rad/s时，调谐结果有366 dB增益裕度和69 deg相位裕度。

更新PID控制器块与调谐增益，在PID调谐器选项卡上,单击更新块．

验证控制器

您可以使用带有线路和负载扰动的仿真来检查调谐控制器的性能。为了检验控制器的动态性能，Simulink模型使用了以下扰动:金宝app

模拟模型。

该控制器能很好地抑制线路和负载扰动。