응답데이터에서대화형방식으로플랜트파라미터추정하기- MATLAB和Simulink 金宝appMathWorks한국

응답데이터에서대화형방식으로플랜트파라미터추정하기

이예제에서는PID조정기를사용하여,측정된输出응답데이터에선형모델을피팅하는방법을보여줍니다。

系统辨识工具箱™가있는경우에는PID조정기를사용하여시스템에서측정한시간영역응답데이터를바탕으로선형플랜트모델의파라미터를추정할수있습니다。그러면PID조정기가추정된결과모델에대해PID제어기를조정합니다。PID조정기에는응답데이터에일치하도록추정된모델을시각적으로,수동으로또는자동으로조정하는몇가지기법이있습니다。이예제에서는이러한기법중몇가지를소개합니다。

이예제에서는데이터파일의측정된응답데이터를MATLAB^®작업공간에LTI모델로표현되어있는플랜트로불러옵니다。金宝app动态仿真模块^®모델에서시뮬레이션된데이터를생성하는방법에대한자세한내용은交互式地从测量或模拟响应数据估计植物(金宝app仿真软件控制设计)항목을참조하십시오。

식별을위해응답데이터가져오기

PID조정기를열고측정된응답데이터를MATLAB작업공간으로불러옵니다。
```
pidTuner (tf (1),“π”)加载PIDPlantMeasuredIOData
```
PID조정기는응답데이터를가져올때해당측정된데이터가음의피드백루프에서PID제어기에연결된플랜트를나타낸다고가정합니다。다시말하면PID조정기는시스템에대해다음과같은구조를가정합니다。PID조정기는아래나와있는것처럼사용자가플랜트입력u에서계단신호를주입했고y에서시스템응답을측정했다고가정합니다。

이예제의샘플데이터파일은각각501×1배열3개인의변수를포함합니다。inputu는응답데이터를얻기위해u에서주입한단위계단함수입니다。outputy는y에서측정된시스템의응답입니다。시간벡터t50는0초에서초이며샘플시간은0.1초입니다。inputu를t와비교하면계단이t= 5초에서발생함을알수있습니다。

팁

숫자형배열(이예제의경우처럼),timeseries객체또는iddata(系统辨识工具箱)객체로저장된응답데이터를가져올수있습니다。
PID조정기의플랜트메뉴에서새플랜트식별을선택합니다。
플랜트식별탭에서I / O데이터가져오기를클릭하고계단응답을선택합니다。이동작은계단응답가져오기대화상자를엽니다。
응답데이터에대한정보를입력합니다。출력신호는측정된시스템응답outputy입니다。입력계단신호는대화상자의다이어그램에보이는것처럼파라미터화됩니다。여기서시작지연시간에5를입력하고샘플시간에0．1을입력합니다。그런다음가져오기를클릭합니다。

응답데이터와초기추정된플랜트의응답이플랜트식별플롯에표시됩니다。

데이터전처리하기

응답데이터의품질과특징에따라추정된플랜트결과를개선하기위해데이터에대해몇가지전처리를수행해야할수있습니다。PID조정기는오프셋제거,필터링,데이터의서브셋추출과같이응답데이터를전처리하기위한몇가지옵션을제공합니다。이예제에서는응답데이터가오프셋을갖습니다。양호한식별결과를얻으려면데이터오프셋을제거하는것이중요합니다。이를위해전처리메뉴를사용합니다。(다른데이터전처리옵션에대한정보는데이터전처리하기항목을참조하십시오。)

플랜트식별탭에서전처리를클릭하고오프셋제거를선택합니다。오프셋제거탭이열리고응답데이터의시간플롯과그에대응되는입력신호의시간플롯이표시됩니다。
다음신호에서오프셋제거:를선택하고응답출력값(y)를선택합니다。제거할오프셋:텍스트상자에서값2를지정합니다。신호초기값또는신호평균을선택하거나숫자형값을입력할수도있습니다。오프셋이적용된신호를보여주는추가선이플롯에업데이트됩니다。
적용을클릭하여신호변경내용을저장합니다。오프셋제거닫기를클릭하여플랜트식별탭으로돌아갑니다。
PID조정기가자동으로플랜트파라미터를조정하여전처리된응답신호를바탕으로플랜트에대한새초기추측값을만듭니다。

플랜트구조와파라미터조정하기

PID조정기에서1개극점，부족감쇠된쌍，상태공간모델같은플랜트구조를지정할수있습니다。구조메뉴에서응답에가장잘일치하는플랜트구조를선택합니다。플랜트에전송지연,영점또는적분기를추가할수도있습니다。이예제에서는1개극점구조가정성적으로올바른응답을제공합니다。추정된시스템응답이측정된응답데이터와더잘일치하도록플랜트구조와파라미터값을추가로조정할수있습니다。

PID조정기는플랜트파라미터를조정하기위한몇가지방법을제공합니다。

플롯에서조정기를끌어서추정된시스템의응답을시각적으로조정합니다。이예제에서는빨간색x를끌어서추정된플랜트시정수를조정합니다。이렇게하면PID조정기가시스템파라미터를다시계산합니다。추정된시스템응답을변경해나감에따라t= 5초에서의계단입력적용과이계단입력에대한시스템응답사이에얼마간의시간지연이있음을알수있습니다。

추정된플랜트모델에전송지연을추가하려면플랜트구조섹션에서지연을선택하십시오。플롯에지연의현재값을나타내는세로선이표시됩니다。이선을왼쪽또는오른쪽으로끌어서지연을변경하고,빨간색x를끌어서시스템응답을추가로조정합니다。
이득,시정수,시간지연과같은시스템파라미터의숫자형값을조정합니다。시스템파라미터의값을수치적으로조정하려면파라미터편집을클릭하십시오。
독립적인측정을통해시스템의전송지연이1.5초임을알고있다고가정하겠습니다。플랜트파라미터대화상자에서τ에1.5를입력합니다。파라미터값을고정하려면고정을선택하십시오。파라미터에대해고정을선택하면추정된플랜트모델에대한그래픽조정과자동조정이파라미터값에영향을미치지않게됩니다。
측정된응답데이터와일치하도록시스템파라미터를자동으로최적화합니다。자동추정을클릭하여추정된시스템파라미터를업데이트합니다。이때파라미터의현재값이초기추측값으로사용됩니다。

계속해서위방법중아무거나사용하여추정된시스템의응답이측정된응답과적절히일치할때까지플랜트구조와파라미터값을조정할수있습니다。

플랜트를저장하고PID제어기조정하기

피팅에만족하면적용을클릭합니다。이렇게하면추정된플랜트Plant1이PID조정기작업공간에저장됩니다。PID조정기가자동으로Plant1에대한π제어기를설계하고계단플롯:기준추종플롯에새폐루프응답을표시합니다。플랜트메뉴에서는Plant1이현재제어기설계로선택됩니다。

팁

PID조정기작업공간에저장된변수를검토하려면데이터브라우저를여십시오。

이제PID조정기툴을사용하여추정된플랜트에대한제어기설계를미세조정하고조정된시스템응답을검토할수있습니다。

식별된플랜트를추가분석을위해PID조정기MATLAB작업공간에서작업공간으로내보낼수도있습니다。PID조정기탭에서내보내기를클릭합니다。MATLAB작업공간으로내보낼플랜트모델을선택합니다。이예제에서는응답데이터에서식별한플랜트인Plant1을내보내겠습니다。조정된PID제어기를내보낼수도있습니다。확인을클릭합니다。선택한모델이MATLAB작업공간에저장됩니다。

식별된플랜트모델은idproc(系统辨识工具箱)또는中的难点(系统辨识工具箱)와같은식별된LTI모델로저장됩니다。

팁

또는데이터브라우저에서플랜트를마우스오른쪽버튼으로클릭하여조정을위해또는MATLAB작업공간으로내보내기위해선택합니다。