Simulink - Matlab＆Simulink中模型的PID调谐介绍 - 金宝app Mathworks Switzerland

基于模型的PID调谐介绍金宝app

您可以使用PID调谐器在Simulink中交互式调谐PID增益金宝app^®包含A的模型PID控制器那离散PID控制器那PID控制器（2DOF），或者离散PID控制器（2DOF）堵塞。PID调谐器允许您在一个自由度或自由度的双程度控制器的性能和鲁棒性之间实现良好的平衡。当你使用时PID调谐器，它：

自动计算模型中工厂的线性模型。PID调谐器认为工厂是PID控制器输出和输入之间的所有块的组合。因此，该工厂包括控制回路中的所有块，除了控制器本身之外。看PID调谐器看到什么植物？。
自动计算初始PID设计，性能和鲁棒性之间的平衡。PID调谐器基于线性化工厂的开环频率响应时基于初始设计。看PID调谐算法。
提供工具和响应图，以帮助您互动地改进PID控制器的性能，以满足您的设计要求。看打开PID调谐器。

对于不线化或线性化至零的植物，有几种用于获得用于调谐的植物模型的替代方案。这些替代方案包括：

从工厂频率响应数据设计PID控制器- 使用频率响应估计命令吝啬或者基于频率响应的PID调谐器通过模拟获得植物的估计频率响应。
从测量或模拟响应数据的交互性估计工厂- 如果您有系统识别工具箱™，则可以使用PID调谐器根据时域响应数据估计线性工厂模型的参数。PID调谐器然后调整用于所产生的估计模型的PID控制器。响应数据可以从您的真实系统中测量，或者通过模拟Simulink®模型获得。金宝app

您可以使用PID调谐器设计一种自由度或二维自由度的PID控制器。您通常可以使用自由度PID控制器实现良好的设定值跟踪和良好的干扰抑制。但是，根据模型中的动态，使用一个自由度PID控制器可能需要在设定点跟踪和干扰抑制之间进行权衡。在这种情况下，如果您需要良好的设定值跟踪和良好的干扰抑制，请使用双程度自由度PID控制器。

有关调整单位和二维自由度PID补偿器的示例，请参阅：

PID调谐器看到什么植物？

PID调谐器认为作为植物在循环之间的所有块PID控制器块输出和输入。植物中的块可以包括非线性。因为自动调整需要线性模型，PID调谐器计算模型中工厂的线性化近似值。这个线性化模型是一个非线性系统的近似值，它在给定的一个小区域中有效手术点系统。

默认情况下，PID调谐器使用Simulink Model中指定的初始条件作为操作点进行线性化。金宝app线性化植物可以是任何顺序，并且可以包括任何时间延迟。这PID调谐器为线性化植物设计一个控制器。

但是，在某些情况下，您希望从模型初始条件定义的那个不同的操作点设计PID控制器。例如：

Simu金宝applink模型在模型初始条件指定的操作点尚未达到稳态，并且您希望设计用于稳态操作的控制器。
您正在为增益调度应用设计多个控制器，并且必须为不同的操作点设计每个控制器。

在这种情况下，更改所使用的操作点PID调谐器。看打开PID调谐器。

有关线性化的更多信息，请参阅线性化非线性模型。

PID调谐算法

典型的PID调整目标包括：

闭环稳定性 - 闭环系统输出保持有界输入的界限。
足够的性能 - 闭环系统跟踪参考更改并尽可能快地抑制干扰。环路带宽（Unity开环增益的频率）越大，控制器响应循环中引用或干扰的变化越快。
足够的鲁棒性 - 环路设计具有足够的增益余量和相位余量，以允许建模错误或系统动态的变化。

MathWorks.^®调整PID控制器的算法通过调整PID增益来实现这些目标，以在性能和鲁棒性之间实现良好的平衡。默认情况下，该算法根据工厂动态选择交叉频率（环路带宽），并为目标相位裕度设计为60°。当您使用该时交互地改变响应时间，带宽，瞬态响应或相位裕度时PID调谐器接口，算法计算新的PID增益。

对于给定的稳健性（最小相位裕度），调谐算法选择了一种控制器设计，该控制器设计平衡了性能，参考跟踪和干扰抑制的两种测量。您可以更改设计重点，以支持这些性能措施之一。为此，使用选项对话框PID调谐器。

当您更改设计焦点时，算法试图调整增益，以便参考跟踪或干扰抑制，同时实现相同的最小相位余量。系统中有更多的可调参数，在不牺牲稳健性的情况下，PID算法越有可能实现所需的设计焦点。例如，设置设计焦点比P个或PI控制器更有可能对PID控制器有效。在所有情况下，微调系统的性能强烈依赖于植物的性质。对于一些植物来说，改变设计焦点几乎没有效果。