2 自由度 PID コントローラーの設計

PID 調整器を使用すると、2 自由度のPID Controller (2DOF)ブロックおよびDiscrete PID Controller (2DOF)ブロックを調整し、良好な設定点の追従と適切な外乱の抑制の両方を達成できます。

2 自由度 PID コントローラーについて

2 自由度の PID 補償器は、一般的に"ISA-PID 補償器"として知られており、フィードフォワード補償器およびフィードバック補償器と同じです (次の図を参照)。

フィードフォワード補償器は PD で、フィードバック補償器は PID です。PID Controller (2DOF)ブロックおよびDiscrete PID Controller (2DOF)ブロックでは、設定点の重みbおよびcによって、フィードフォワード補償器の比例動作および微分動作の強度が決まります。詳細については、PID Controller (2DOF)ブロックおよびDiscrete PID Controller (2DOF)ブロックのリファレンスページを参照してください。

2 自由度 PID コントローラーの調整

PID 調整器は、PID ゲインP、I、DおよびNを調整します。PID Controller (2DOF)ブロックでは、調整器が設定点の重みbおよびcも自動的に調整します。同じ手法を使用して、1 自由度の PID コントローラーの調整に使用される設計を改良し、解析できます。

金宝app^®モデル内の 2 自由度の PID Controller ブロックを調整するには、次を行います。

ブロックをダブルクリックします。ブロックパラメーターダイアログボックスで、[調整]をクリックします。
PID 調整器が開き、モデルの初期条件でモデルが線形化され、性能とロバスト性とのバランスを取る初期コントローラー設計が自動的に計算されます。この設計においてPID 調整器は、PID ゲインだけでなく、必要に応じて設定点の重みbおよびcの調整も行います。調整された値をすべての係数について確認するには、[パラメーターの表示]をクリックします。
PID 調整器での設計の解析で説明されているように、初期設計を解析し改良します。1 自由度の場合と同様に、同じ応答プロット、設計の調整およびオプションはすべて、2-DOF PID コントローラーの調整に使用可能です。
Simulink モデルでの PID 設計の検証での説明に従って、コントローラー設計を検証します。

重みが固定されたコントローラータイプ

PID 調整器でPID Controller (2DOF)ブロックを調整する際は、[タイプ]メニューにコントローラータイプを指定する追加のオプションが表示されます。これらのオプションには、PI-D および I-PD コントローラーの指定で説明されているコントローラーのような、設定点の重みが固定されたコントローラーが含まれています。

一部のタイプオプションの可用性は、PID Controller (2DOF)ブロックのダイアログボックスにおける[コントローラー]設定に依存します。

タイプ	説明	ブロックでの[コントローラー]設定
`PIDF2`	微分項にフィルターをもつ 2-DOF PID コントローラー。PID 調整器は、設定点の重みを含め、すべてのコントローラーパラメーターを調整します。	`PID`
`PIDF2-fixbc`	微分項にフィルターをもつ 2-DOF PID コントローラー。PID 調整器は、設定点の重みをコントローラーブロックで指定されている値に固定します。	`PID`
`PIDF`	`b = 1`と`c = 1`で固定された、動作が 1-DOF PIDF コントローラーと等価である 2-DOF コントローラー。	`PID`
`I-PDF`	`b = 0`と`c = 0`で固定された,微分項にフィルターをもつ二自由度PIDコントローラー。	`PID`
`IDF-P`	`b = 0`と`c = 1`で固定された,微分項にフィルターをもつ二自由度PIDコントローラー。	`PID`
`PI-DF`	`b = 1`と`c = 0`で固定された,微分項にフィルターをもつ二自由度PIDコントローラー。	`PID`
`PI2`	2-DOF PI コントローラー。PID 調整器は、比例項での設定点の重み`b`を含め、すべてのコントローラーパラメーターを調整します。	`PI`
`PI2-fixbc`	微分項にフィルターをもつ 2-DOF PI コントローラー。PID 調整器は、設定点の重み`b`をコントローラーブロックで指定されている値に固定します。	`PI`
`PI`	`b = 1`で固定された、動作が 1-DOF PI コントローラーと等価な 2-DOF コントローラー。	`PI`
`PDF2`	微分項にフィルターをもつ 2-DOF PD コントローラー (積分器なし)。PID 調整器は、設定点の重みを含め、すべてのコントローラーパラメーターを調整します。	`PD`
`PDF2-fixbc`	微分項にフィルターをもつ 2-DOF PD コントローラー。PID 調整器は、設定点の重みをコントローラーブロックで指定されている値に固定します。	`PD`
`PD`	`b = 1`と`c = 1`で固定された、動作が 1-DOF PD コントローラーと等価な 2-DOF コントローラー。	`PD`