系统模型

此示例使用水箱组件设计金宝app仿真软件模型。打开模型，在MATLAB^®在命令行中，输入：

open_system (“watertank_comp_design”)

此模型包含一个水箱系统单回路反馈系统的被控对象模型和PID控制器。

要查看水箱模型，请打开水箱系统子系统。

该模型表示如下水箱系统。

在这里：

水以与施加到泵上的电压成比例的速率从顶部进入水箱。水通过水箱底座上的开口流出，流出速度与水箱中水位的平方根成正比。水流量平方根的存在导致非线性对象。根据这些流速，储罐容积的变化率为：

设计要求

调整PID控制器，以满足以下闭环阶跃响应设计要求：

开放式控制系统设计器

开控制系统设计，在Simulin金宝appk模型窗口中应用程序图库，单击控制系统设计。

控制系统设计打开并自动打开“编辑体系结构”对话框。

指定要调优的块

要指定要调优的补偿器，请在Edit Architecture对话框中单击添加块。

在“选择要调优的块”对话框中，在左侧窗格中，单击控制器子系统。在曲调列，在方框中打勾PID控制器。

点击好吧。

在Edit Architecture对话框中，应用程序将选择的控制器块添加到要调优的块列表中块标签。上信号选项卡，该应用程序还添加输出PID控制器块到分析点的列表位置。

当控制系统设计打开时，它会将以前在Simulink模型中定义的所有分析点添加到金宝app位置列表。为水箱组件设计在美国，有两个这样的信号。

要线性化Simulink模型并设置金宝app控制架构，请单击好吧。

默认情况下,控制系统设计在模型初始条件下对模型进行线性化。

应用程序将PID控制器添加到数据浏览器,在控制器和固定块部分。该应用程序还计算开环传递函数在输出PID控制器块，并将此响应添加到数据浏览器。

绘制闭环步进响应

分析控制器的设计，建立系统的闭环传递函数并绘制其阶跃响应曲线。

上控制系统选项卡，单击新的剧情，然后选择新的一步。

在“新建绘图步骤”对话框中选择对图则的回应下拉列表中，选择新的输入-输出传输响应。

要添加一个输入信号，在指定输入信号区域,点击+. 在下拉列表中，选择想要的水位块

要添加输出信号，请在指定输出信号区域,点击+. 在下拉列表中，选择水箱系统块

要创建闭环传递函数并绘制阶跃响应，请单击情节。

要查看响应图上的最大超调，右键单击图区域并选择特征>峰值响应。

要查看响应图上的上升时间，右键单击绘图区域，并选择特征>上升时间。

将鼠标移到特征指标上，查看它们的值。目前的设计有:

这个响应不满足5%超调量的设计要求。

使用自动PID整定的整定补偿器

要使用自动PID调节来调节补偿器，请单击调优方法，然后选择PID调节。

在“PID调整”对话框中，在规格节中，选择以下选项：

点击更新补偿器。该应用程序更新新的补偿器设置的闭环响应和更新阶跃响应图。

若要检查系统性能，请将鼠标放在响应特征标记上。带调谐补偿器的系统响应为:

该响应超过了5%的最大允许超调量。上升时间比要求的5秒上升时间慢得多。

使用Bode图形调整调整补偿器

为了减少上升时间，交互式地增加补偿增益使用图形波德调谐。

要打开“开环Bode编辑器”，请单击调优方法，然后选择波德编辑器。

在“选择要编辑的响应”对话框中，控件输出的开环响应PID控制器块已选定。要打开此响应的Bode编辑器，请单击情节。

查看波德编辑器和阶跃响应并排的地块，就在看法选项卡，单击左/右。

在波德编辑器绘制，向上拖动幅值响应以增加补偿器增益。通过增加增益，可以增加带宽并加快响应速度。

向上拖动Bode响应时，应用程序会自动更新补偿器和相关响应图。此外，当您在右侧的状态栏中释放绘图时，应用程序将显示更新的增益值。

增加补偿器增益，直到阶跃响应满足设计要求。一个可能的解决方案是将增益设置为1．7。

在该增益值下，闭环响应具有：

使用补偿器编辑器微调控制器

要直接调整补偿器的参数，请使用补偿器编辑器。在波德编辑器，在绘图区域上单击鼠标右键，然后选择编辑补偿器。

在“补偿器编辑器”对话框中的参数选项卡，调整PID控制器增益。有关编辑补偿器参数的详细信息，请参见使用补偿器金宝app编辑器调整Simulink块。

当调谐补偿器满足设计要求时，稳定时间超过30秒。要缩短沉降时间，请调整P和我手动调整控制器的参数。

例如，将补偿器参数设置为:

该补偿器产生具有以下特性的闭环响应：

用计算机模拟闭环系统金宝app

通过用调谐控制器参数模拟非线性Simulink模型来验证补偿器的设计。金宝app

将调谐补偿器参数写入PID控制器街区，在控制系统设计，在控制系统选项卡，单击更新块。

在Simuli金宝appnk模型窗口中，运行仿真。

要查看闭环模拟输出，双击范围块

非线性系统的闭环响应满足设计要求，上升时间小于5秒，超调极小。