Arkadiy Turevskiy, MathWorks
为Simulink中建模的DC电机设计PID控制器金宝app®.使用PID控制器块创建闭环系统,然后使用PID调谐器调整PID控制器块的增益。
在本演示中,您将看到如何在Simulink中快速调整计划模型的PID控制器。金宝app
在这种特殊情况下,我们对直流电机进行建模。在这个方块对话框中是定义电机行为的参数:阻尼,惯性,反电动势,电阻和电感。
我们看到Simscape和Simutronics块在他们的块掩模上工作。我们用这个模型作为马达。我们不会设计将控制电机轴的转速的数字控制系统。控制器将计算出期望转速与测量转速之间的误差信号,并利用我们的信号计算出电压请求,从而对电机发出指令。
注意,我们在测量通道中建模传感器噪声,因为我们的控制系统是数字的,他们也建模A到D转换器是一个采样时间0.02秒,在整个块上使用零阶。
您现在需要添加补偿器。为此,我们转到Simulink Libra金宝appry浏览器并仅创建子库。采用离散PID控制器块并将其添加到我们的模型中。让我们现在将此块连接到我们的其余部分并打开块对话框。
在这里,我们可以指定我们要使用的控制器类型:PID,PI,PD,比例或简单的积分。我们将在PID留下这一点。我们可以指定采样时间。在这种情况下,我们将使用与我们在我们的A到D转换器中使用的相同。如果您知道PID控制器的收益,我们可以在此输入它们。在这种情况下,我们不知道增益应该是什么,因此让我们应用采样时间更改,并尝试将模拟运行为默认增益值。让我们还向我们的范围添加电压。
运行这个模拟,我们发现我们的控制系统并不是很好。蓝线表示期望的速度,红线表示实际测量的速度。正如我们所见,我们的控制系统跟踪得不是很好。让我们努力提高这个性能。为此,我们将回到方块对话框并按下Tune按钮。
此启动已将调谐器配对,该调谐器线性化计划,计算PID增益,并打开图形用户界面。在图形用户界面中,我们看到两行。虚线显示了我们系统的闭环步骤响应,用于当前增益值。并且实线显示了计算增益值的相同响应。
因此,让我们只接受为我们计算它的收益。当我们这样做时,我们看到我们的块参数,PID增益,更新。让我们按确定,回到我们的模拟,并重新运行它。正如我们所看到的,我们确实提高了我们控制系统的表现。它现在以零稳态错误很好地跟踪。它相对较快,过度相对较少。
如果你想提高我们的控制系统的性能,我们可以回到PID调谐器图形用户界面,例如,如果你想,试着让超调稍低一些。或者如果你想要更快的响应,我们可以尝试用一个滑块把它向右移动,让系统响应更快。
例如,让我们试试这个设计。现在回到我们的模型,用这个设计运行模拟。我们看到我们确实得到了更快的响应,但在更大的噪声和更高的电压请求信号,所以我们可能牺牲驱动器的寿命来实现更快的响应。
现在,这是一个权衡,您可以作为一个工程师决定,但您现在拥有此工具,您可以随意使用,使其能够快速设计和调整在Simulink中建模的计划的PID控制器。金宝app这结论了演示。
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