系统模型

下面的例子使用了watertank_comp_design金宝app仿真软件模型。打开模型,在MATLAB^®命令行输入:

watertank_comp_design

这个模型包含一个水箱系统工厂模式和单回路反馈系统PID控制器。

查看水箱模型,打开水箱系统子系统。

这个模型代表了下面的水箱系统。

在这里:

进入水箱从顶部的速度成比例的电压泵。叶子通过开放水箱基础速度的平方根成正比水油箱高度了。根在水中的存在流量非线性植物。基于这些流率的变化率油箱体积是:

设计要求

调整PID控制器闭环阶跃响应设计符合下列要求:

开放控制系统设计师

打开控制系统设计,在仿真软件模型窗金宝app口中应用程序画廊,点击控制系统设计。

控制系统设计对话框打开并自动打开编辑体系结构。

指定块调整

指定补偿器来优化,在编辑建筑对话框中,点击添加模块。

在选择块调整对话框,在左边的窗格中,单击控制器子系统。在调优列的复选框PID控制器。

点击好吧。

在对话框编辑架构,应用程序将选择控制器的块添加到列表块来调整的块选项卡。在信号选项卡中,应用程序还添加了的输出PID控制器块分析点的列表位置。

当控制系统设计打开时,它增加了仿真软件模型中定义的任何分析点之前金宝app位置列表。为watertank_comp_design,有两个这样的信号。

线性化模型模型并设置控制架构,点击金宝app好吧。

默认情况下,控制系统设计渗流植物模型在模型初始条件。

应用程序添加的PID控制器数据浏览器,在控制器和固定块部分。这个应用程序还计算开环传递函数的输出PID控制器块,并将此响应添加到数据浏览器。

情节闭环阶跃响应

分析了控制器设计,创建一个闭环系统的传递函数和情节其阶跃响应。

在控制系统选项卡上,单击新的剧情,并选择新的一步。

情节对话框中,在新的一步选择响应图下拉列表中,选择新输入输出转移反应。

添加一个输入信号,指定输入信号区域,点击+。在下拉列表中,选择的输出想要的水位块。

在添加一个输出信号指定输出信号区域,点击+。在下拉列表中,选择的输出水箱系统块。

创建闭环传递函数和情节的阶跃响应,点击情节。

查看最大过度反应的情节,右键单击图形区,选择特征>峰值响应。

查看上升时间响应图,右键单击图形区,选择特征>上升时间。

鼠标特征指标查看他们的价值观。当前的设计有:

这种反应并不满足5%超过设计要求。

调整补偿器使用自动PID调优

使用自动PID优化调整补偿器,点击调优方法,并选择PID调优。

在PID调整对话框规范部分中,选择以下选项:

点击更新补偿器。应用程序更新新的补偿器设置的闭环响应和阶跃响应图更新。

检查系统性能,鼠标响应特征标记。调优的系统响应补偿器有:

这个响应超过最大允许超过5%。上升时间远低于所需的上升时间5秒。

调整补偿器使用预示图形调优

减少上升时间,交互式地增加补偿器获得使用图形预示调优。

打开开环预示编辑器,单击调优方法,并选择波德编辑器。

选择响应编辑对话框,开环响应的输出PID控制器块已经被选中。为这个响应打开预示编辑器,点击情节。

查看波德编辑器和阶跃响应情节并排,视图选项卡上,单击左/右。

在波德编辑器情节,阻力增加补偿器增益级响应。通过增加收益,你增加带宽和加快反应。

向上拖动预示反应时,程序自动更新补偿器和相关的响应图。当你释放情节,在状态栏,在右边,应用程序显示更新后的增益值。

增加补偿器增益,直到阶跃响应满足设计要求。一个潜在的解决方案是将获得1.7。

在这个增益值,闭环反应有:

微调控制器使用补偿器编辑器

直接调整补偿器的参数,使用补偿器编辑器。在波德编辑器,右键单击图形区,并选择编辑补偿器。

在补偿器编辑器对话框中,在参数选项卡中,调整PID控制器增益。编辑补偿器参数的更多信息,请参阅优化仿真软金宝app件模块使用补偿器编辑器。

调整补偿器满足设计要求时,沉降时间超过30秒。提高沉降时间,调整P和我手动控制器的参数。

例如,补偿器的参数设置为:

这个补偿器产生的闭环响应:

模拟闭环系统金宝app

验证你的补偿器设计通过模拟非线性仿真软件模型与调整控制器参数。金宝app

写的调谐补偿器参数PID控制器块,在控制系统设计,在控制系统选项卡上,单击更新模块。

在仿真软件模型金宝app窗口,运行仿真。

查看闭环仿真输出,双击范围块。

非线性系统的闭环响应满足设计要求的上升时间小于5秒,最小的超调。