利用模拟I/O数据设计PID控制器
这个例子展示了如何为不能线性化的植物调整PID控制器。你使用PID调谐器为您的模型识别植物。然后根据确定的植物对PID控制器进行整定。
本例使用buck转换器模型，该模型需要Simscape™Electrical™软件。
Buck变换器模型
Buck变换器将DC转换为DC。该模型使用开关电源将30V直流电源转换为稳压直流电源。转换器使用mosfet建模，而不是理想的开关，以确保设备导通电阻被正确表示。从参考电压到被测电压的转换器响应包括MOSFET开关。PID设计需要系统从参考电压到被测电压的线性模型。然而，由于开关的存在，自动线性化会导致零系统。在这个例子中，使用PID调谐器，您可以使用仿真而不是线性化来识别系统的线性模型。
有关创建buck转换器模型的详细信息，请参见巴克转换器(Simscape电气)．
open_system (“scdbuckconverter”) sim卡(“scdbuckconverter”）
该模型配置了一个参考电压，在0.004秒内从15到25伏切换，负载电流在0.0025到0.005秒内活跃。控制器初始化默认增益和结果超调和缓慢的解决时间。
open_system (“scdbuckconverter /范围1”) open_system (“scdbuckconverter /范围2”）
模拟生成I/O数据的模型
打开PID调谐器，在反馈控制器子系统，打开PID控制器块对话框，并单击调优．PID调谐器表示模型不能线性化并返回零系统。
PID调谐器在线性化失败时提供几种替代方案。在植物下拉列表中，可选择以下方式之一:
进口-从MATLAB工作区导入线性模型。
重新线性化闭环-在不同的仿真快照时间线性化模型。
识别新植物-使用测量数据确定工厂模型。
本例中，单击识别新植物打开植物识别工具。对于植物识别，必须为Simulink模型停止时间指定一个有限值。金宝app
要打开一个模拟模型的工具，以收集用于植物识别的数据植物鉴别选项卡上,单击获取I/O数据>模拟数据．
在模拟I/O数据选项卡，模拟控制器所看到的植物。软件暂时:
从模型中移除PID控制器块。
在PID块输出的位置注入一个信号。
测量PID块输入原位置的结果信号。
这些数据描述了控制器所看到的工厂的响应。的PID调谐器使用此响应数据估计线性植物模型。
将输入信号配置为步进输入，具有以下属性:
取样时间(
）= 5e-6 -控制器采样率。抵消(
）= 0.51 -输出偏置值，使转换器处于输出电压接近15V的状态，并给出调整控制器的工作点。发病时间(
）= 0.003 -在应用步进变化之前，允许转换器有足够的时间达到15V稳态的延迟。阶跃振幅(
）= 0.4 -控制器输出(工厂输入)的步长应用到模型。该值被添加到偏移值中所以实际的植物输入步骤从0.51到0.91。控制器输出(植物输入)被限制在范围[0.01 0.95]。
选择显示输入响应，显示偏移响应,出示身份资料．然后，单击运行仿真．的植物鉴别剧情更新。
红色曲线是偏移响应。偏移响应是植物对恒定输入的响应
．响应表明，模型有一些瞬态与常数输入，特别是:
转换器达到15V稳态的[0 0.001]秒范围。回想一下，这个信号是控制误差信号，因此当达到稳态时下降到零。
在[0.0025 0.004]秒范围内，当参考电压保持在15V时，转换器对施加的电流负载作出反应。
0.004秒点，参考电压信号从15V改变到25V，导致更大的控制误差信号。
[0.005 0.006]秒范围，转换器对正在移除的电流负载作出反应。
蓝色曲线显示了包含初始瞬态(时间< 0.001秒时显著)、对循环电流负载的响应(时间持续时间为0.0025至0.005秒)、参考电压变化(在0.004秒时)和对步进测试信号的响应(在时间0.003秒时施加)的完整响应。相反，红色曲线是对初始瞬态、参考电压步长和循环电流负载的响应。
绿色曲线是用于植物识别的数据。该曲线是阶跃测试信号引起的响应变化，它是考虑负反馈符号的蓝色(输入响应)曲线和红色(偏移响应)曲线之间的差值。
若要使用测量数据识别工厂模型，请单击应用．然后，返回植物识别，点击关闭．
植物鉴别
PID调谐器使用通过模拟模型生成的数据标识一个工厂模型。您调整标识的设备参数，以便在提供测量输入时，标识的设备响应与测量输出相匹配。
您可以手动调整估计的模型。点击并拖动植物曲线和极点位置(X)，调整已识别的植物响应，使其与识别数据尽可能匹配。
若要使用自动识别调优已识别的工厂，请单击汽车估计．自动调优响应并不比交互式调优好多少。所识别的植物和识别数据不太匹配。改变植物结构以获得更好的匹配。
在“结构”下拉列表中，选择欠阻尼的一对．
单击并拖动二阶包络线以尽可能地匹配所识别的数据(几乎严重阻尼)。
点击汽车估计微调工厂模型。
若要将已识别的型号指定为控制器调优的当前设备，请单击应用．PID调谐器然后为已识别的工厂自动调优控制器并更新参考跟踪一步阴谋。
控制器调优
PID调谐器自动调整PID控制器为确定的工厂。调整后的控制器响应约有5%的超调，稳定时间约为0.0006秒。单击参考跟踪步骤绘图，使其成为当前的数字。
控制器输出是PWM系统的占空比，必须限制在[0.01 0.95]。为了确认控制器输出满足这些界限，创建一个控制器努力图。在PID调谐器选项卡，在添加图下拉列表，在一步,点击控制器工作．移动新创建的控制器工作图到第二个图组。
在控制器工作图中，调整后的响应(实线)显示在模拟开始时需要大量的控制工作。为了达到大约0.0004秒的沉淀时间和9%的超调，调整响应时间而且瞬态行为滑块。这些调整将最大控制努力降低到可接受的范围。
若要使用调优的控制器值更新S金宝appimulink块，请单击更新块．
为了确认PID控制器的性能，对Simulink模型进行了仿真。金宝app
bdclose (“scdbuckconverter”）
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