このページの翻訳は最新ではありません。ここをクリックして,英語の最新版を参照してください。
PID調整器を使用した外乱の抑制用PIDの設計
この例では,PID調整器のツールを使用して良好な外乱抑制性能をもつπコントローラーを設計する方法を示します。また,良好な外乱の抑制と設定値追従の両方を達成するISA-PIDコントローラーの設計法を示します。
初期PID設計をもつPID調整器の起動
プラントモデルは以下のようになります。
G=zpk（-5，[-1-2-3-4]，6，“OutputDelay”1);G.InputName =“u”；G.OutputName =“y”；
次のコマンドを使用してPID調整器を起動し,プラントGのための並列型πコントローラーを設計します。
pidtool (G,“圆周率”）
PID調整器により,初期πコントローラーが自動的に設計されます。[パラメーターの表示]ボタンをクリックして,コントローラーのゲインと性能のメトリクスを表示します。
ステップ設定値追従では,整定時間は約12秒,オーバーシュートは約6.3パーセントで,この例では許容範囲にあります。
外乱の抑制に対するPIDの調整
ステップ外乱は,プラント入力で発生すると想定されます。πコントローラーの主な目的は,この外乱をすばやく抑圧することです。この節の残りの部分では,PID調整器でより優れた外乱抑制を行うπコントローラーを設計する方法を示します。また,外乱の抑制性能が向上するにつれて,設定値追従性能が低下すると予想されます。
低周波外乱の減衰は積分ゲインKiに反比例するため,積分ゲインを最大化することは,外乱の抑制に優れたπコントローラーを得るための有益な経験則です。詳細は,卡尔Astrom et al .,“先进PID控制”、第四章“控制器设计”,2006年,ISA社会を参照してください。
[プロットの追加)をクリックし,(入力外乱の抑制)を選択してから[追加]をクリックして,入力外乱のステップ応答をプロットします。ピーク偏差は約1で約9秒で0.1未満になります。
設定値追従と入力外乱応答の両方を表示するには,プロットを並べて表示します。応答速度(開ループ帯域幅)を高めるため,応答時間スライダーを右に動かします。コントローラーパラメーターテーブルのKiゲインはまず上がってから下がります。0.3最大値はです。K我が 0.3 になると、ピーク偏差は 0.9 に下がります (約 10% 向上)。そして、約 6.7 秒後に 0.1 未満に整定します (約 25% 向上)。
帯域幅を上げたため,ステップ設定値追従応答は,より大きく振動します。また,オーバーシュートは15%を超え,通常は許容範囲外となります。設定値追従と外乱の抑制の性能トレードオフとなることはよくありますが,これは単一のPIDコントローラーでは両方の設計目標が同時に達成できないためです。
[エクスポート]をクリックして,設計したπコントローラーをMATLABワークスペースにエクスポートします。コントローラーはPIDオブジェクトによって表現され,次のセクションでISA-PIDコントローラーを作成する際に必要となります。
pidコマンドを使用すれば、MATLABワークスペースで同じ 圆周率コントローラーを手動で作成することもできます。このコマンドで、PID調整器のパラメーター テーブルで取得した 金伯利进程ゲインや 碘化钾ゲインを直接指定できます。
C = pid (0.64362, 0.30314);C.InputName =“e”；C.OutputName =“u”；C
C = 1 Kp + Ki *——s，其中Kp = 0.644, Ki = 0.303是并联形式的连续时间PI控制器。
PIDコントローラーのISA-PIDコントローラーへの拡張
設定値追従と外乱の抑制の両方の 圆周率コントローラー性能を向上させる簡単な解決法は、それを ISA-PIDコントローラーにアップグレードすることです。これには、基準信号の比例動作への影響を個々に制御することを許可する調整パラメーターbが追加提供されているため,設定値追従応答が向上します。
上記のISA-PID構造では,フィードバックコントローラーCとフィードフォワードフィルターFがあります。この例ではCはPIDオブジェクトで表現可能な標準の並列πコントローラーです。
Fは、Cのゲイン 金伯利进程と 碘化钾に加え、設定値の重みbを用いるプレフィルターです。
したがって,ISA-PIDコントローラーには,入力が2つ(rおよびy),出力が1つ(u)あります。
設定値の重みbは0 ~ 1の実数です。これが減少すると,設定値追従応答におけるオーバーシュートが削減されます。この例では,b0.7はが選択されています。
b = 0.7;下面的代码从F和C中构造一个ISA-PID特遣部队([F = b * C。Kp C.Ki]、[C。Kp C.Ki]);F.InputName =“r”；F.OutputName =佛罗里达大学的；和= sumblk (“e”，佛罗里达大学的，“y”，“+ -”）;ISAPID =连接(C、F和,{“r”，“y”}，“u”）;特遣部队(ISAPID)
ans =从输入" r "输出" u ": 0.4505 s ^ 2 + 0.5153 + 0.1428 ------------------------------ ^ 2 + 0.471年代从输入" y "输出" u ": -0.6436 - 0.3031 ------------------ 连续时间传递函数。
性能の比較
ISA-PIDコントローラーでは,オーバーシュートがずっと小さくなっています。これは,設定値の重みbによりオーバーシュートが削減されるためです。
%闭环系统与PI控制器参考跟踪sys1 =反馈(G * C, 1);%采用ISA-PID控制器的闭环系统sys2 =连接(ISAPID G, {“r”，“u”}，“y”）;%比较反应步骤(sys1,的r -sys2 (1)“b”。）;传奇(“显示”，“位置”，“东南”)标题(“参考跟踪”）
設定値の重みbは設定値追従のみに影響するため,外乱の抑制応答は同じです。
%闭环系统与PI控制器的干扰抑制sys1 =反馈(G、C);%比较反应步骤(sys1,的r -sys2 (2)“b”。）;传奇(“PID”，“ISA-PID”); 头衔(“抗干扰”）
你也可以从以下列表中选择一个网站:
