基于频率特性的优化
基于频率响应的PID调谐器通过对该模型的仿真，估计了在控制带宽附近的几个频率下的工厂频率响应。然后它使用估计的频率响应来调整增益PID控制器．这个调谐器是一个有用的替代PID调谐器不能在要用于调优的操作点上线性化工厂。
基于频率响应的PID调谐器可以调整的P，我，D,N参数PID控制器和PID控制器(2自由度)连续时间和离散时间的块。为PID控制器(2自由度)块时，调谐器不调优设定值权重b和c．
基于频率响应的PID调谐器如何工作
像互动PID调谐器,基于频率响应的PID调谐器认为植物是所有的块之间的循环PID控制器阻塞输出和输入。的基于频率响应的PID调谐器执行一个摄动实验来估计装置的开环频率响应。为此，调谐器执行以下步骤:
在控制器输出处中断反馈回路并对模型进行仿真，将扰动信号应用于被控对象。这些扰动包括频率处的正弦信号(1/3, 1、3、10)ωc,在那里ωc为调优指定的目标带宽。如果被摄对象是渐近稳定的，则所应用的信号也包含一个阶跃扰动。
测量在控制器输入处对扰动的响应。
使用得到的数据来估计植物在四个频率上的频率响应。对于渐近稳定的对象，调谐器也利用阶跃扰动的响应来估计对象的直流增益。
利用估计的频率响应来计算PID增益，平衡性能和鲁棒性。
如果你的模型包含扰动，调谐器可以运行两个模拟:一个没有扰动的模拟以获得基线响应，一个有扰动的模拟应用于电厂。然后，调谐器利用两个响应之间的差异来消除模型中干扰的影响。在这种情况下，用于调谐的估计频率响应是基于这个无扰动响应。
开放基于频率响应的PID调谐器
打开基于频率响应的PID调谐器,在PID控制器块对话框中选择优化方法下拉列表中,选择基于频率响应．
点击调优．的基于频率响应的PID调谐器打开。调优器从PID控制器块。这些参数包括:
控制器类型(如PI、PD或PID)
控制器形式(平行或理想)
控制器时域(连续时间或离散时间)
控制器样品时间
在基于频率响应的PID调谐器您将为评估实验和调优目标配置设置。
配置实验设置
在实验设置节中，指定控制频率响应估计实验的参数。有关这些设置的详细信息，请单击帮助．
指定是运行两个模拟(默认)还是一个。如果您的模型包含可能影响频率响应估计实验结果的扰动，请选择2仿真(去除扰动)．选择此选项后，调谐器运行基线模拟，并从扰动模拟中减去产生的频率响应，以消除扰动的影响。如果您的模型不包含任何此类干扰，请通过选择跳过基线模拟1模拟．
指定该对象是渐近稳定的还是只有一个积分器。如果被测对象是渐近稳定的，估计实验包括被测对象直流增益的估计。的基于频率响应的PID调谐器通过向植物中注入阶跃信号来进行估计。
谨慎
请勿使用基于频率响应的PID调谐器一个不稳定的装置或一个包含多个积分器的装置。
中指定实验开始的时间开始时间(t0)字段。当装置处于期望的平衡运行点时开始实验。例如，如果您知道您的模拟必须运行到10秒才能使工厂达到这样的操作点，则指定开始时间为10。
中指定实验持续时间持续时间(tspan)字段。让实验持续足够长的时间，让频率响应估计算法收集足够的数据，以便在它探测的所有频率上进行良好的估计。实验持续时间的保守估计为100/ωc,在那里ωc是指定的调优目标带宽。
指定扰动振幅。在调弦实验中基于频率响应的PID调谐器向植物中注入四个频率的正弦信号，(1/3, 1、3、10)ωc．使用正弦振幅(最佳)字段，以指定这些注入信号的振幅。您可以提供一个标量值来在每个频率注入相同的振幅，或者提供一个长度为4的向量来为每个频率指定不同的振幅。
在具有典型目标带宽的典型植物中，植物在实验频率下的响应幅度变化不大。在这种情况下，可以使用标量值对所有频率施加相同幅度的扰动。然而，如果你知道响应在频率范围内急剧衰减，考虑降低低频输入的幅值，增加高频输入的幅值。当所有植物的响应都具有相当的强度时，估计实验的数值效果更好。
扰动振幅必须为:
大到足以使摄动克服装置执行器中的任何死区，并产生高于噪声水平的响应
小到足以保持电站在接近标称工作点的近似线性区域内运行，并避免使电站的输入或输出饱和
在实验中，正弦信号被叠加(如果有阶跃扰动，在开环调谐的情况下)。因此，扰动至少可以和所有振幅的总和一样大。因此，为获得合适的振幅值，可考虑:
致动器的限制。确保最大的可能扰动是在您的工厂执行器的范围内。使执行器饱和会给估计的频率响应引入误差。
在用于调谐的标称工作点，在响应给定执行器输入时，装置响应变化的多少。例如，假设您正在调整用于发动机速度控制的PID控制器。你已经确定在目标带宽附近的频率，一个1°的节气门角度的变化导致引擎转速的变化约200转。进一步假设，为了保持线性性能，速度必须不偏离标称工作点超过100转。在这种情况下，选择振幅以确保扰动信号不大于0.5(假设该值在执行器范围内)。
如果你的工厂是渐近稳定的，指定振幅的阶跃摄动步骤振幅(不涉及)字段。选择阶跃振幅的考虑与指定阶跃振幅的考虑相同。
配置设计目标
在设计规范部分中，您可以指定PID优化的目标。
中指定目标带宽目标带宽(rad /秒)字段。目标带宽是调谐开环响应的0-dB增益交叉频率的目标值CP,在那里P是植物的反应吗C为控制器响应。这个交叉频率大致设置了控制带宽。为所需的上升时间τ，目标带宽的一个很好的猜测是2/τ．
在目标相位裕度(度)字段，指定在交叉频率处的调谐开环响应的目标最小相位裕度。目标相位裕度反映了调谐系统的预期鲁棒性。通常，选择一个范围约为45°- 60°的值。一般来说，较高的相位裕度可以改善超调，但会限制响应速度。默认值60°，倾向于平衡性能和健壮性，产生大约5-10%的超调，这取决于你的植物的特性。
有关这些设置的详细信息，请单击帮助．
调整和验证控制器增益
点击调优启动频率响应估计实验。当评估实验运行时，调谐器:
关闭打开的PID控制器块。
清除调优器对话框中显示的所有以前的调优结果。
取代了PID控制器使用未命名的子系统在模型中创建块。
请注意
当估计实验完成或取消时，调谐器恢复PID控制器块。这个过程可能会导致模型画布上的信号线的一些位移，并将您的Simulink金宝app®模型处于未保存更改的状态。
当估计实验结束时，调谐器计算新的PID增益并显示在优化结果对话框的一部分。(有关调优结果的更多信息，请单击帮助．)
如果自动更新块被选中,基于频率响应的PID调谐器将新的PID增益写入PID控制器在调优完成时阻塞。否则,单击更新PID块将调优后的增益写入块。模拟模型，以验证调谐增益对您的整个非线性系统。
的用法示例基于频率响应的PID调谐器调一个PID控制器块在不线性化的Simu金宝applink模型中，参见利用厂频响应在带宽附近设计PID控制器．
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