设计补偿器使用自动调优方法- MATLAB和Simulink MathWorks意大利金宝app

使用自动调优方法设计补偿器

这个例子展示了如何使用自动调整补偿器调优方法控制系统设计。

选择优化方法

选择一个自动调优方法,控制系统设计,点击调优方法。

选择下面的调优方法之一:

PID调优——调整PID收益平衡性能和鲁棒性或使用经典的优化公式。
基于优化的调优——优化补偿器参数使用设计要求实现图形优化和分析情节(需要金宝app^®优化设计™软件)。
LQG设计——设计一个完整的订单稳定反馈控制器linear-quadratic-Gaussian (LQG)追踪。
循环形成
- 自由格式的结构——找到一个完整的订单稳定反馈控制器与一个指定的开环带宽或形状(需要鲁棒控制工具箱™软件)。
- 固定的结构——优化用户指定的稳定与指定的开环反馈控制器带宽或形状。
内模控制(IMC)调优——获得一个完整的订单稳定使用IMC反馈控制器的设计方法。

选择补偿器和循环调整

在对话框中选定的调优方法,补偿器部分中,选择补偿器和循环调整。你可以使用补偿器编辑器来指定补偿器结构。有关更多信息,请参见编辑动态补偿器。

补偿器——从下拉列表中选择一个补偿器来调整。这个应用程序显示当前补偿器传递函数。
选择循环优化——选择一个已存在的开环传递函数优化从下拉列表中。你可以选择任何的开环传递函数数据浏览器包括所选的串联补偿器。
添加新的循环——创建一个新的循环优化。在开环传递函数对话框中,选择信号和循环开口配置循环传递函数。

请注意

文中针对调优,您不指定补偿器和循环以这种方式来优化。相反,您定义补偿器结构和选择补偿器和前置滤波器参数优化。有关更多信息,请参见选择可调补偿器元素(金宝app仿真软件设计优化)。
补偿器的结构是保持极点和零点调优后除非执行文中针对调优。

PID调优

使用控制系统设计,您可以自动调整PID控制器类型如下:

P - Proportional-only控制
我——Integral-only控制
π-比例积分控制
PD -比例微分控制
PDF -比例微分控制与导数项的低通滤波器
PID - Proportional-integral-derivative控制
PIDF——Proportional-integral-derivative控制与导数项的低通滤波器

打开PID调整对话框,控制系统设计,点击调优方法,并选择PID调优。

健壮的响应时间

的响应时间算法PID参数自动调平衡性能和鲁棒性。使用健壮的响应时间的方法,您可以:

任何类型的PID控制器对所有参数进行调优。
设计对植物稳定、不稳定,或整合。

使用这种方法来优化您的补偿器:

在PID调整对话框规范的部分,调优方法下拉列表中,选择健壮的响应时间。
选择一个控制器类型。如果你选择PD或PID,请检查设计与一阶导数过滤器分别设计一个PDF或PIDF控制器。

提示

微分作用添加到控制器给出了算法更多的自由来实现足够的相位容限和更快的响应时间。
在设计模式下拉列表中,选择以下之一:
- 时间——使用时域参数指定控制器的性能。
  - 响应时间——指定一个快慢控制器响应时间。修改响应时间的十倍,使用左箭头或右箭头。
  - 瞬态行为——指定控制器瞬态行为。你可以使控制器更激进的抗干扰性和更健壮的核电站的不确定性。
- 频率——指定使用频域控制器性能参数。
  - 带宽——指定控制系统的闭环带宽。产生一个更快的响应时间,增加带宽。修改十倍的带宽,使用左箭头或右箭头。
  - 阶段保证金——指定一个目标阶段保证金制度。减少过度和创建一个更健壮的控制器,增加阶段。
将指定的控制器设计应用到选定的补偿器,点击更新补偿器。

请注意

如果你之前指定的控制器结构手动或使用不同的自动调优方法,结构失去当你点击更新补偿器。
默认情况下,程序自动计算控制器参数平衡性能和鲁棒性。随时回到这些默认参数,点击重新设置参数。

经典的设计公式

您可以使用经典PID设计公式调整P,π,PID, PIDF控制器。这些设计公式:

需要一个稳定的或集成工厂。更多有效的植物被补偿器的信息,明白了有效的工厂调优。
不能调整微分滤波器。如果你选择了一个PIDF控制器,经典设计方法设置滤波器时间常数道明/ 10,在那里道明是调时间导数。

使用一个经典的方法来优化您的补偿器:

在PID调整对话框规范的部分,调优方法下拉列表中,选择经典的设计公式。
选择一个控制器类型。

提示

微分作用添加到补偿器给出了算法更多的自由来实现足够的相位容限和更快的响应时间。
在设计模式下拉列表中,选择一个经典设计公式。
- 近似小辣椒频率响应——频域计算使用闭环控制器参数近似M-constrained积分增益优化(见[1])。
- 近似小辣椒阶跃响应——时域计算使用开环控制器参数近似M-constrained积分增益优化(见[1])。
- Chien-Hrones-Reswick——近似植物与时间延迟作为一阶模型,并计算PID参数使用Chien-Hrones-Reswick查找表过度和抗干扰性为0%[2])。
- Skogestad IMC——近似植物与时间延迟作为一阶模型,并计算PID参数使用Skogestad设计规则(参见[3])。
  
  请注意
  
  这种方法不同于选择内模控制的调优完整的订单补偿器调优方法。
- Ziegler-Nichols频率响应——从Ziegler-Nichols查找表计算控制器参数,基于系统的最终获得和频率(见[2])。
- Ziegler-Nichols阶跃响应——近似植物与时间延迟作为一阶模型,并使用Ziegler-Nichols计算PID参数设计方法(见[2])。
指定的控制器设计应用到选定的补偿器。点击更新补偿器。

请注意

如果你之前指定的控制器结构手动或使用不同的自动调优方法,结构失去当你点击更新补偿器。

文中针对调优

文中针对调优是只有如果你有金宝app仿真软件优化设计软件安装。您可以使用这个方法来设计控制系统的线性时不变模型通过优化控制器参数。

请注意

文中针对优化只改变控制器参数的值而不是控制器结构本身。在添加或删除元素补偿器的更多信息,请参阅编辑动态补偿器。

设计一个控制器使用文中针对调优:

定义补偿器的结构要调整。通常,你设计一个初始控制器手动或使用不同的自动调优方法。
打开响应优化对话框。在控制系统设计,点击调优方法,并选择文中针对调优。
选择补偿器的参数优化。在补偿器选项卡,优化列,选择优化补偿器元素。
您可以优化元素中列出的任何补偿器数据浏览器。
你不选择的任何元素优化在优化列保持在当前的值。
对于每个补偿器元素,指定:
- 最初的猜测——优化算法的起点。使用当前元素价值随着最初的猜测,单击表中的一行,然后点击使用价值作为初始猜测。
- 最低和最大边界元素值。优化约束指定范围的搜索结果。
- 典型值比例因子为规范补偿器元素。
在设计要求选项卡,优化列,在优化选择要满足设计要求。
每个设计要求与一块特定的反应数据浏览器。
添加和编辑设计要求的信息,请参阅设计要求。
(可选)配置优化选项。在优化选项卡上,单击优化选项。
点击开始优化。

文中针对优化的例子,请参阅优化LTI系统以满足频域需求(金宝app仿真软件设计优化)和文中针对PID控制器设计仿真软件线性化模型(GUI)金宝app(金宝app仿真软件设计优化)。

LQG设计

Linear-quadratic-Gaussian (LQG)控制技术设计最优动态监管机构和定位点追踪器。这种技术允许您权衡性能和控制工作,并考虑到过程干扰和测量噪声。

LQG合成生成一个完整的订单反馈控制器保证闭环稳定性。设计的控制器包含一个积分器,保证零稳态误差对植物没有自由的区别。

设计一个LQG控制器:

打开LQG合成对话框。在控制系统设计,点击调优方法,并选择LQG合成。
指定控制器使用的瞬态行为控制器响应滑块。你可以使控制器更激进的抗干扰性和更健壮的核电站的不确定性。如果你相信你的模型是准确的和被控变量的一个足够大的范围内,积极的控制器是可取的。
指定水平的估计输出测量噪声为您的应用程序使用测量噪声滑块。产生一个更健壮的控制器,指定一个更大的噪声估计。
指定控制器顺序偏好使用所需的控制器顺序滑块。最大的是依赖于有效的植物动力学控制器顺序。
指定的控制器设计应用到选定的补偿器。点击更新补偿器。

请注意

如果你之前指定的控制器结构手动或使用不同的自动调优方法,结构失去当你点击更新补偿器。

对于LQG合成使用的一个例子控制系统设计,请参阅使用控制系统设计师设计LQG追踪。

循环形成

您可以使用循环形成设计的输出补偿器控制系统设计对自由的补偿器或固定结构。循环形成设计自由补偿器需要一个鲁棒控制工具箱许可证。循环形成生成一个稳定反馈控制器匹配,尽可能,目标循环的形状。您可以指定这个循环的形状作为带宽或开环频率响应。

设计一个控制器使用循环形成:

打开循环形成对话框。在控制系统设计,点击调优方法,并选择循环形成。
选择一个调优参数如下:
- 补偿器结构——选择一个补偿器结构如下:
  - 自由格式的结构——如果你安装了鲁棒控制工具箱软件,您可以使用一个自由格式的补偿器结构。使用所需的控制器顺序滑块来指定控制器顺序偏好。你可以使用补偿器编辑器来指定补偿器结构。关于补偿器编辑器的更多信息,请参阅编辑动态补偿器。
  - 固定的结构——当您选择固定的结构,控制系统设计将使用提供的控制器来执行自动循环形成。
- 目标带宽——指定一个针对开环带宽, $ω_{b}$ ,产生一个循环的形状指定带宽超过一个积分器, $\frac{ω_{b}}{年代}$ 。
- 目标回路形状——指定针对开环的形状作为一个特遣部队,党卫军,或zpk对象。限制的频率匹配目标回路形状,指定频率范围为循环形成作为一个双元素行向量。
指定控制器顺序偏好使用所需的控制器顺序滑块在使用自由格式的补偿器结构。最大的是依赖于有效的植物动力学控制器顺序。当你使用一个固定的补偿器结构,控制系统设计将使用提供的控制器来执行自动循环形成。
指定的控制器设计应用到选定的补偿器。点击更新补偿器。

请注意

如果你之前指定的控制器结构手动或使用不同的自动调优方法,结构失去当你点击更新补偿器。

内模控制的调优

内模控制(IMC)使用预测模型的动力学计算控制行动。IMC设计生成一个完整的订单反馈控制器保证闭环稳定性当没有模型误差。调整补偿器还包含一个积分器,保证零稳态抵消对植物没有自由的区别。您可以使用此优化方法对稳定和不稳定的植物。

设计一个IMC控制器:

选择并配置IMC控制体系结构。在控制系统设计,点击编辑架构。
在架构编辑对话框中,选择第五控制架构,并导入植物模型,G1预测模型,G2和干扰模型Gd。

点击好吧。
打开对话框内模控制(IMC)调优。在控制系统设计,点击调优方法,并选择内模控制(IMC)调优。
指定一个占主导地位的闭环时间常数。默认值是5%的开环稳定时间。一般来说,增加这个值减缓了闭环系统并使它更健壮。
指定控制器顺序偏好使用所需的控制器顺序滑块。最大的是依赖于有效的植物动力学控制器顺序。
指定的控制器设计应用到选定的补偿器。点击更新补偿器。

请注意

如果你之前指定的控制器结构手动或使用不同的自动调优方法,结构失去当你点击更新补偿器。