实时PID自整定- MATLAB和Simulink金宝app - 金宝app,下载188bet金宝搏,金宝搏官方网站

PID实时自动调整

要在独立应用程序中使用PID自动调优算法对物理工厂进行实时调优，必须将PID自动调优器块部署到您自己的系统中。为此，您需要创建一个Simulink金宝app^®模型部署。您可以使用实验和调优参数配置此模型。或者，您可以配置它以从系统的其他地方提供这些外部参数。一旦部署到您自己的系统中，自动调谐器模型将信号注入您的工厂并接收工厂响应，而不使用Simulink来控制调谐过程。金宝app部署PID自动调优算法需要一个代码生成产品，例如金宝app仿真软件编码器™．

作为一种替代方法，您可以使用Simulink控制实验，同时针对您的物理植物进行实时调优。金宝app有关更多信息，请参见在Simulink中控制实时PID自整定金宝app．

工作流

总体而言，部署PID自动整定算法进行实时整定的工作流程如下:

创建一个Simul金宝appink模型用于将PID自动调谐器块部署到系统中。
配置启动/停止信号控制调谐实验开始和结束的时间。部署之后，您可以使用此信号在任何时候启动PID自动调优过程。
指定控制器参数例如控制器类型和调优的目标带宽。
配置实验参数例如在频响实验中注入的扰动振幅。
将模型部署到您的系统，并且启动自动调优过程对抗你的物理植物。您可以实时验证闭环性能。

实际上，对于实时调优，您可能希望在运行时指定一些参数，例如目标带宽或扰动幅度。有关在已部署的应用程序中指定参数的信息，请参见访问部署后自动调优参数．

步骤1。用PID自动调谐模块创建可部署的Si金宝appmulink模型

使用PID自动调谐器块进行实时调优需要创建一个用于部署的Simulink模型。金宝app有几种方法可以做到这一点。

只有自动调谐器可部署模块

在最基本的形式中，用于部署实时PID自动调优的模型类似于下图，使用闭环PID自动调谐或者是开环PID自动调谐块。这种方法的优点是，它允许您在运行时在不同的PID控制器之间切换和调整。

在这里，连接到PID自动调谐器块的输入和输出的块表示为系统读取或写入实时数据的硬件接口。例如,读PID控制器输出块可以是一个接收串行数据的接口UDP接收或通过无线网络接收其他信号的接口。类似地，用于写入数据的块，例如写植物输入，可以是串行接口、UDP接口或其他用于将数据写入硬件的接口。

autotuner块的默认端口是:

u—接收控制信号。
y-接收工厂输出。
启动/停止—接收开始和结束调优过程的信号。
u +Δ-输出信号馈给植物输入。当实验不进行时，u +Δ输出控制信号作为输入u．当实验运行时，块和注入测试信号在u +Δ．仅对于开循环调优，块中断之间的循环u和u +Δ在实验期间当实验结束时，块恢复了两者之间的连接u和u +Δ．
% conv-输出频率响应估计实验进展的数值指示器。
pid增益—当调优过程停止时，输出调优PID增益。

在这个配置中，PID控制器本身存在于系统的另一个模块中。完成调优后，使用自己的逻辑从pid增益自动调谐块的端口到你的PID控制器。

带有控制器的可部署模块

或者，您可以部署一个同时包含PID控制器和PID自动调优算法的模块，如下图所示。这种方法的优点是，它有助于在单个系统中返回特定的控制器。

在这个例子中，PID控制器是用Simulink实现的金宝appPID控制器块。因为该块的PID增益是可调的，所以可以配置系统将调优的增益写入部署的控制器。另外，您还可以在部署的模型中使用您自己的自定义PID控制器子系统。

您可以实现任何适合于您的应用程序的逻辑，以确定是否以及如何使用调优增益更新PID控制器。在图示系统中PID更新逻辑子系统代表这样一个模块。的外部数据块表示逻辑决定是否更新控制器所需的任何其他信息。

请注意

当你在使用闭环PID自动调谐块,喂pid增益输出直接进入PID控制器的增益输入可以引入一个代数环路来防止代码生成。为了避免这个问题，可以在PID更新逻辑中引入一个状态来打破代数循环。例如，您可以尝试以下方法之一:

使用一个单位延迟阻塞以保持控制器输出比控制器输入提前一个时间步长。
使用一个数据存储内存块，如图所示用闭环PID自整定模块实现实时整定PID控制器．

开环调谐的无颠簸转移

当你使用开环PID自动调谐，如果控制器包含积分器动作，则考虑实现信号跟踪，以避免在调谐实验期间积分器上弦。信号跟踪使PID控制器能够继续跟踪真实的植物输入，而它是在环路之外。如果没有它，当控制回路在调优过程的最后关闭时，系统可能会遇到颠簸。

如果你的PID控制器是Simulink金宝appPID控制器块，你可以使用启用跟踪模式参数的控制器块，以避免这个碰撞。下面的图表演示了一个包含开环PID自动调谐块和一个PID控制器块跟踪模式配置。设备输入输入到控制器块的跟踪输入。

步骤2。配置启动/停止信号

要启动和停止自动调谐过程，请在启动/停止端口。当实验不运行时，块传递不变的信号u来u +Δ．在这种状态下，块对设备或控制器行为没有影响。

频率响应估计实验以信号的上升或下降开始和结束启动/停止端口,分别。因此，在部署后，要开始自动调优过程，在启动/停止端口。以后适当的时候，还是以后的% conv信号接近100时，用下降信号结束实验。当实验结束时，算法产生调谐PID增益，并在pid增益端口。实验时间的保守估计是200/ω_c为闭环调谐或100/ω_c对于开环调谐，其中ω_c是您的目标带宽。详细的启停信号配置方法请参见闭环PID自动调谐或开环PID自动调谐块引用页面。

步骤3。PID整定参数

要在你的系统中指定PID控制器的配置，使用autotuner块的以下参数:

类型
形式
时间域
控制器采样时间(秒)
积分器的方法
过滤方法

为闭环PID自动调谐，还可以指定一个不同于控制器采样时间(秒)．PID增益调整算法是计算密集型的，当你想将块部署到硬件并以快速的采样时间调整控制器时，一些硬件可能不会在单个时间步长内完成PID增益的计算。为了降低硬件吞吐量要求，请启用在不同的采样时间调整参数，然后指定一个比控制器采样时间慢的调优采样时间调优采样时间(秒)参数。

然后，指定用于调优的目标带宽和相位裕度目标带宽(rad /秒)和目标相位裕度(度)参数,分别。

目标带宽，单位为rad/sec，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。对于一个上升τ秒，目标带宽的一个很好的猜测是2/τrad /秒。

目标相位裕度决定了系统的鲁棒性。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。

您可以在部署之后在自己的应用程序中设置大多数调优参数，而不是在部署之前在PID autotuner块中修复它们。看到访问部署后自动调优参数．

有关这些参数使用的值的详细信息，请参见闭环PID自动调谐或开环PID自动调谐块引用页面。

步骤4。设置实验参数

频率响应估计实验在目标带宽附近的频率注入正弦信号ω_c：

[1/3, 1, 3, 10]ω_c为开环PID自动调谐块
[1/10,1/3, 1,3,10]ω_c为闭环PID自动调谐块

使用正弦振幅块的参数，以指定这些信号的振幅。

如果你的工厂是渐近稳定的开环PID自动调谐块可以用阶跃摄动估计被控对象的直流增益。指定这个扰动的振幅一步振幅参数。如果你的工厂只有一个积分器，清除用阶跃信号估计直流增益参数。

谨慎

不要对不稳定的设备使用闭环或开环PID自动整定。
不要对具有多个积分器的设备使用开环PID自动整定。您可以使用闭环PID自动整定与多积分器装置。

所有扰动振幅必须为:

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。

有关设置实验参数的详细信息，请参阅闭环PID自动调谐和开环PID自动调谐块引用页面。

第5步。优化和验证

在将autotuner模块部署到系统后，请使用升序启动/停止开始自动调谐过程的信号。部署的模块将测试信号实时地注入到您的物理工厂中。过了适当的时候，还是当% conv信号稳定在100%附近，使用下跌启动/停止信号结束实验。实验时间的保守估计是200/ω_c为闭环调谐或100/ω_c对于开环调谐，其中ω_cC是你的目标带宽。当实验停止时，该模块根据估计的系统频率响应和您指定的调优目标计算新的PID增益。您可以检查调谐的PID增益使用pid增益信号。

当您检查这些增益并将它们转移到您自己的控制器时，请注意在PID自动调谐器块中这些增益的含义。在离散时间内，块采用如下PID控制器传递函数:

$C ＝ P + 我 F_{我} （ z ） + D ［ \frac{N}{1 + N F_{d} （ z ）} ］，$

以平行形式，或理想形式，

$C ＝ P ［ 1 + 我 F_{我} （ z ） + D （ \frac{N}{1 + N F_{d} （ z ）} ）］．$

F_我（z),F_d（z)的值取决于您指定的积分器的方法和过滤方法公式,分别。有关详细信息，请参见闭环PID自动调谐或开环PID自动调谐块引用页面。

在您将调谐增益转移到PID控制器后，您可以观察并验证系统的持续性能与新增益。

访问部署后自动调优参数

您为配置自动调优器而设置的一些参数是可调的，因此您可以在生成的代码中访问它们。对于不可调优的参数，必须在部署之前在块中配置它们。

可调参数

PID autotuner块的以下参数在部署后是可调的。有关所有这些参数的更多信息，请参见闭环PID自动调谐或开环PID自动调谐块引用页面。

参数	描述
目标带宽(rad /秒)	开环响应的目标交叉频率
目标相位裕度(度)	目标开环响应的最小相位裕度
正弦振幅	正弦扰动的振幅
用阶跃信号估计直流增益	向工厂注入阶跃信号
一步振幅	阶跃摄动幅度
类型	PID控制器类型(如PI、PD或PID)
形式	PID控制器形式
积分器的方法	积分项的离散积分公式
过滤方法	导数滤波项的离散积分公式

Non-Tunable参数

PID autotuner块的以下参数在部署后不可调。必须在代码生成之前在代码块中指定它们，它们的值在应用程序中保持不变。有关所有这些参数的更多信息，请参见闭环PID自动调谐或开环PID自动调谐块引用页面。

参数	描述
时间域	PID控制器时域
控制器采样时间(秒)	PID控制器的采样时间(见修改部署后的采样次数）
减少内存并避免任务溢出(仅外部模式)	仅部署优化算法
数据类型	浮点精度