系统模型

这个例子使用了watertank_comp_design.金宝appSimulink模型。打开模型，在MATLAB中^®命令行，输入：

开放式系统(“水箱组件设计”）

此模型包含一个水箱系统单回路反馈系统中的对象模型和PID控制器。

要查看水箱模型，打开水箱系统子系统。

此模型表示以下水箱系统。

这里：

水以与施加到泵的电压成比例的速率从顶部进入罐。水以罐基部的开口以与罐中的水高度的平方根成比例的速率叶子。在水流速中的平方根的存在导致非线性植物。基于这些流速，罐体量的变化率是：

设计要求

调整PID控制器以满足以下闭环步骤响应设计要求：

开放式控制系统设计器

打开控制系统设计师，在Simulin金宝appk模型窗口中，在应用画廊，点击控制系统设计师。

控制系统设计师打开并自动打开“编辑体系结构”对话框。

指定要调整的块

要指定要调整的补偿器，请在“编辑体系结构”对话框中单击添加块。

在“选择要优化的块”对话框的左侧窗格中，单击控制器子系统。在调列中，选中PID控制器。

点击好啊。

在“编辑体系结构”对话框中，应用程序将选定的控制器块添加到要在上进行调整的块列表中阻碍标签。在这一点信号选项卡，该应用程序还添加PID控制器块到分析点列表位置。

什么时候控制系统设计师打开时，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。用于watertank_comp_design.，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，请单击好啊。

默认情况下，控制系统设计师在模型初始条件下对电厂模型进行线性化。

该应用程序将PID控制器添加到数据浏览器，在控制器和固定块该应用程序还计算了输出端的开环传递函数PID控制器块并将此响应添加到数据浏览器。

绘制闭环阶跃响应曲线

为了分析控制器设计，创建系统的闭环传递函数并绘制其阶跃响应。

在这一点控制系统选项卡，单击新图，选择新步骤。

在“打印新步骤”对话框中，在选择对绘图的响应下拉列表，选择新的输入输出转换响应。

要添加输入信号，请在指定输入信号区域，单击+。在下拉列表中，选择输出期望水位堵塞。

添加输出信号，在其中指定输出信号区域，单击+。在下拉列表中，选择输出水箱系统堵塞。

要创建闭环传输功能并绘制步骤响应，请单击情节。

要查看响应图上的最大超调量，请右键单击绘图区域，然后选择特点>峰值响应。

要查看响应图上的上升时间，请右键单击绘图区域，然后选择特点>上升时间。

将鼠标悬停在特征指示器上以查看其值。当前设计具有：

该响应不满足5%超调设计要求。

使用自动PID整定的整定补偿器

使用自动PID调谐调整补偿器，单击调整方法，选择PID调整。

在PID调谐对话框中，在规格部分，选择以下选项：

点击更新补偿器. 应用程序更新新补偿器设置的闭环响应，并更新阶跃响应图。

要检查系统性能，请将鼠标悬停在响应特征标记上。带有调谐补偿器的系统响应具有：

此响应超过允许的最大过冲5％。上升时间比五秒钟的所需上升时间慢得多。

调整补偿器使用Bode图形调谐

要减少上升时间，请使用图形Bode调谐以交互方式增加补偿器增益。

要打开开环BODE编辑器，请单击调整方法，选择博德编辑。

在“选择要编辑的响应”对话框中，在PID控制器块已被选中。要为此响应打开Bode编辑器，请单击情节。

查看博德编辑和阶段响应在屏幕上并排绘图看法选项卡，单击左/右。

在里面博德编辑绘图，拖动幅度响应以增加补偿器增益。通过增加增益，您可以增加带宽并加快响应。

当向上拖动Bode响应时，应用程序会自动更新补偿器和关联的响应图。此外，当您释放绘图时，在状态栏上，右侧，应用程序显示更新的增益值。

增加补偿器增益，直到阶跃响应满足设计要求。一种可能的解决方案是将增益设置为1.7。

在此增益值下，闭环响应具有答：

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。在里面博德编辑，右键单击绘图区域，然后选择编辑补偿器。

在“补偿器编辑器”对话框中，在范围选项卡，调整PID控制器增益。有关编辑补偿器参数的更多信息，请参阅调整使用补金宝app偿器编辑器的Simulink块。

虽然调谐补偿器符合设计要求，但稳定时间超过30秒。为了改善稳定时间，调整P.和一世手动控制器的参数。

例如，将补偿器参数设置为：

该补偿器产生闭环响应：

模拟闭环系统金宝app

通过使用调整后的控制器参数模拟非线性Simulink模型，验证补偿器设计。金宝app

将调谐的补偿器参数写入PID控制器块，在控制系统设计师，在这方面控制系统选项卡，单击更新块。

在Simuli金宝appnk模型窗口中，运行模拟。

要查看闭环模拟输出，请双击范围堵塞。

非线性系统的闭环响应满足设计要求，上升时间小于5秒，超调量最小。