主要内容

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帯域幅近傍のプラントのの応答をを使用したpidコントローラーの设计

この例で,线路コントローラーでできないプラントに対するに対するコントローラーについての调整ししここでは周波数応答ベースのの器は数使ベースベースの器器をを使使使て,制御帯域幅でのてコンバーター帯域幅でのコンバーターののををの降圧のの応答に特价付け付けた,pidコントローラーを调整し。

降圧コンバーターモデル

降圧降圧は,直流をdcににしますし。このこののモデルは,スイッチング电阻源使は,dc 30vの电阻电阻圧,制御制御れれdc电机电阻电阻にします。このコンバーターはます。このこのは,理想的なスイッチではなくMOSFETをををしモデル化で,デバイスデバイスのオン抵抗が确実にしく表现されるようにていいいいいますますいいますますいいいいますいいますますますいいいいますますいいい応答圧応答の応答応答応答応答応答応答応答応答応答応答応答応答応答応答応答応答応答応答応答応答応答応答応答応答応答応答応答応答応答応答応答応答応答応答応答応答応答応答応答応答応答応答でいます。従来のPID设计には “基准电圧”(コントローラー出力)から测定电圧へのシステムの线形モデルが必要です。しかし,ここではスイッチがあるため,自动线形化によってゼロのシステムが得られます。モデルがゼロに形形化れる结合,いくつかの代替方法ををでき。

  • システムシステム绕线氧化。别别の作品点シミュレーションシミュレーションスナップスナップショットスナップショットで形形形形形し。

  • 新规プラントの同定。測定またはシミュレートされたデータを使用してプラントモデルを同定します(系统辨识工具箱ソフトウェアが必要です)。

  • 周波数応答応答ベースの。シミュレートされたデータををてプラントの周波応答応答しします。

この例では周波数応答ベースのPID調整器ををのてて推定,PIDコントローラーを调整します。システムシステムを使しててててプラントモデルをするシミュレートされたi / oデータデータ使使使しpidコントローラーの设计を参照してください。

降圧コンバーターモデルの作物成のについては,降圧コンバーター(Simscape电气)を参照してください。

Open_System('scdbuckconverter'

このこのには,0.004秒で15vから25vに切り替わる基极电阻と,0.0025秒から0.005秒までなななななさてます。既定既定のゲインでいいます既定このゲインでいさされこのコントローラーでははででははシュートででははシュートシュートシュートでシュート発生し,长い整定时间がかかっいます。モデルをシミュレートすると,システムの不成减衰低速な応答特徴が示さます。

SIM('scdbuckconverter')Open_System('scdbuckcomerter / scope 1')Open_System('scdbuckcomerter / scope 2'

この例では,周波数応答推定使ってpidゲインを调整してシステム徴付けることで,システムの帯域幅位相位相裕改善してをを向さますます性能をする际,降圧降圧システムのの下の特性にししください。

  • システムシステムプロセスノイズまたはまたはセンサーがが

  • コントローラーコントローラー力はPWM信号である

  • PWM信号は0〜1次间に制(饱さ

  • 定常状态のコントローラーのの格式出力は0.5である

降圧コンバーターシステムの场合,立ち上がり时间が短くオーバーシュートが低いシステムが望まれます。この例では,目的の立ち上がり时间250E-6秒と,10%未満のオーバーシュートを実现するコントローラーを调整します。

周波数応答ベースのPID调整器を开开

反馈控制器サブシステムを开头,次にPID控制器ブロックのダイアログを开きます。[调整法の][周波数号]を选択して[调整]をクリックします。降圧降圧コンバーターコントローラー[周波数応答ベースのpid器具]が開きます。

[周波数応答ベースのpid器具]は2つのシミュレーションを使用してプラントのPIDコントローラーを自動的に調整します。1回目のシミュレーションでは,ベースライン応答を生成します。2回目のシミュレーションでは,プラント入力でループを中断し,正弦信号とステップ信号でプラントに摂動を与えます。調整器は2つのシミュレーション応答間の差を取り,これによりモデルのすべての外乱の影響が取り除かれます。次に調整器は結果のデータを使ってプラントの周波数応答を推定します。最後に,推定された周波数応答を使用してPIDゲインを計算します。

[周波数応答ベースのpid器具]を開くと,調整器はPID控制器ブロックからパラメーターを読み取ってPIDコントローラーの構造を判定します。これらのパラメーターには次のものが含まれます。

  • pidコントローラーのタイプ(p,i,pi,pidなど)

  • PIDコントローラーコントローラーの(并列,理想)

  • 该当する综合は分数手法(前进オイラー法,台形台形など)

  • 该当する综合性はははフィルター法(前进前进法,台形则など)

  • 该当する结合はは时间

実験设定の指定

调整调整行うに,プラントプラント周波数码を推定ために调整でわわ実験の

[开着时间]は,调整器材プラントプラントに动态信号しし时间(秒単位)です。プラントが调整に使使使するするするにある开口时间を选択しくださいください。この例ではて。このこの例でははのてての过渡过渡过渡は0.002秒后に下载。したがっしたがっ,[开着时间]に0.002とと力し。

[持続时间]を指定します。実験の持続時間の保守的な推定値は100をターゲット帯域幅で除算した値です。ターゲット帯域幅は約2 /τです。ここでτは目的の立ち上がり時間です。この例では目的の立ち上がり時間が 250e-6 秒なので、ターゲット帯域幅は毎秒 8000 ラジアンとなります。この例の持続時間の保守的な推定値は 100/8000、つまり 0.0125 秒です。[持続时间]に0.0125秒を选択し。

実験中に调整器は4つつ周波数[1/3,1,3,10]$ \ omega_c $でプラント正正式信号をしますますしで$ \ omega_c $は調整に指定するターゲットの帯域幅です。挿入される正弦波の振幅を[正弦波振幅]フィールドに指定します。

システムシステムが和し振幅选択しはに考虑べきノイズがありんん,コントローラーコントローラー出ませんただし,コントローラー出ありません,ただしコントローラーがありんただし,の定格出力は0.5で定常状态になりますの制内はははははははますますますます。スカラー値をすると,4つのをするに同じ振幅され。

渐近的に安ななプラントのののはプラントのdcゲインを推定するににステップのももいます。正式振幅选択时尚い同じに基因ててににてて,このこの信号のを选択します。この例では,[ステップ振幅]フィールドにも0.1をを力します。

设计目标の指定

前述前述のようにににようしし帯域にようにに幅にようににににようににににようにににを指定指定し[帯域幅]フィールドに8000をを力します。既定のターゲット位相余裕60度は,约10%またはそれ以上のシュートに対応ます。

PIDコントローラーコントローラーの调整调整とのの

[调整]をクリックして降圧コンバーターの2つのシミュレーションを开放し,pidコントローラーの调整を行。

调整调整の手顺がが完了する,[周波数応答ベースのpid器具]ダイアログの[调整结果]セクションセクション,调整された,推定位相余裕,およびノミナルプラント入入されます。[ターゲットの位相余裕]に近いことを确认ますます。

结果をのPIDゲインゲイン使っモデルシミュレートします使っをにはし。[PIDブロックブロックの更新]をクリックし,調整後のゲインをPID控制器ブロックに書き込みます。次にモデルをシミュレートして,PIDコントローラーの性能を確認します。

bdclose('scdbuckconverter'