主要内容

实时编辑器中的PID控制器设计

这个例子展示了如何使用调整PID控制器任务生成代码,用于为线性植物模型设计PID控制器。的调整PID控制器任务让您交互式地改进控制器的性能,以调整环路带宽和相位裕度,或有利于设置点跟踪或干扰。该任务生成响应图,使您在调整调优参数时可以监视控制器性能。

打开这个示例,可以看到一个包含调整PID控制器的任务。有关实时编辑器任务的详细信息,请参见向活动脚本添加交互式任务

在实时编辑器中,为您的工厂创建一个LTI模型。

[-1 -2 -3 -4];

为该装置设计了PID控制器调整PID控制器住编辑任务。在住编辑器选项卡上,选择任务>调整PID控制器.此操作将任务插入到脚本中。

最初的控制器设计

为了生成一个初始的PID控制器设计,在植物菜单,选择您创建的植物,G调整PID控制器自动生成PI控制器,平衡性能和鲁棒性,假设以下图的标准单位反馈控制配置。

该任务还生成一个步进响应图,显示来自的闭环步进响应ry采用初始控制器设计。

改进控制器设计

选择系统响应特性显示此响应的某些时域特性的数值。

初始控制器设计的上升时间约为1.5秒,超调量约为8%。实验与响应时间瞬态行为滑块来改变设计目标,并查看它们对阶跃响应的影响。

使用PI控制器和该装置,很难在不引入不稳定性或其他降低系统响应的情况下降低响应时间。尝试切换到PID控制器,看看是否可以获得更好的响应时间。在控制器类型下拉菜单,选择PID

您现在可以减少控制器的响应时间。再次用滑块进行实验,观察对阶跃响应的影响。下面的例子更详细地展示了响应时间瞬态行为滑块影响控制器性能,参见PID调节器有利于参考跟踪或干扰抑制(PID调节器).这个例子使用了PID调谐器应用程序而不是调整PID控制器任务,但滑块的行为和效果在这两种工具是相同的。

检查生成的代码

该任务自动生成代码以调整具有指定设计目标的工厂的PID控制器。要查看生成的代码,请单击在任务的底部。任务展开以显示生成的代码。

当您更改诸如控制器结构、性能目标和响应图类型等参数时,生成的代码将自动更新以反映新的设置。

检查抗扰性能

假设你感兴趣的是闭环系统对植物输入扰动的响应。来生成阶跃响应的图 d 1 y,在输出图下拉菜单,选择步骤图:输入干扰抑制.情节更新以显示新的响应。根据更改响应图时设置性能目标的方式,您可能会看到如下响应。

您现在可以再次用控制器参数进行实验,观察它们对抗干扰的影响。有关详细说明如何使用滑块和其他设计参数来改善抗扰性能的示例,请参见PID调节器有利于参考跟踪或干扰抑制(PID调节器).这个例子使用了PID调谐器应用程序而不是调整PID控制器任务,但在这两种工具中,设计参数的行为和效果是相同的。

比较两种控制器设计

调整PID控制器将调谐控制器自动写入MATLAB®工作空间pidpidstdpid2,或pidstd2模型对象,以适合您的控制器设置的为准。任务使用在任务摘要行中指定的变量名存储控制器。默认情况下,变量名为C.当您更改控制器设置、性能目标或其他调优参数时,默认情况下任务将写入变量C

您可以保存控制器设计,以便在进一步试验控制器类型、性能目标和其他设置时用作比较基线。为此,在任务摘要行中键入一个新的变量名。例如,将输出控制器名称更改为Cnew

现在,当前的设计存储在MATLAB工作空间为C.对设计的任何进一步更改都存储为Cnew

使用C作为比较的基线,在基线控制器菜单中,选择选择从工作区.然后,选择C在出现的菜单中。

现在,当您进一步试验控制器设计时,图中显示了控制器的系统响应C(虚线)和控制器Cnew(实线)。

使用控制器

因为调整PID控制器task将控制器保存到MATLAB工作空间中,您可以像使用任何其他PID模型对象一样使用控制器进行控制设计和分析。例如,对一个略有不同的对象模型检查控制器性能,以获得闭环系统对参数变化的鲁棒性的感觉。

G1 = zpk(-5,[-0.75 -3 -4],8);CL1 = getPIDLoopResponse (C, G1,“闭环”);CL = getPIDLoopResponse (C、G、“闭环”);步骤(CL, CL1)

另请参阅

住编辑任务

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