如何使用PID調(diào)諧器自動(dòng)調(diào)優(yōu)PID控制器塊?
模型下載:
轉(zhuǎn)速閉環(huán)
一.PID調(diào)諧器的介紹
PID調(diào)諧器提供了一種快速和廣泛適用的 single-loop PID通過(guò)Simulink控制塊的整定方法。通過(guò)這種方法，可以調(diào)優(yōu)PID控制器參數(shù)，以實(shí)現(xiàn)具有所需響應(yīng)時(shí)間(response time)的魯棒(robust)設(shè)計(jì)。
PID調(diào)諧器的典型設(shè)計(jì)工作流程包括以下步驟:
1.啟動(dòng)PID調(diào)諧器。當(dāng)啟動(dòng)時(shí)，該軟件自動(dòng)從Simulink模型計(jì)算線(xiàn)性移植模型，并設(shè)計(jì)初始化控制器。
2.在PID調(diào)諧器中通過(guò)手動(dòng)調(diào)整兩種設(shè)計(jì)模式下的設(shè)計(jì)準(zhǔn)則對(duì)控制器進(jìn)行整定。調(diào)諧器計(jì)算魯棒性穩(wěn)定系統(tǒng)的PID參數(shù)。
3.將設(shè)計(jì)好的控制器參數(shù)導(dǎo)出到PID控制器塊，在Simulink中驗(yàn)證控制器性能。
二.打開(kāi)模型
打開(kāi)一個(gè)帶有PID控制模塊的轉(zhuǎn)速控制工程：
open_system(‘scdspeedctrlpidblock’)
三.設(shè)計(jì)概述
轉(zhuǎn)速工程中的PI控制，目標(biāo)：
1.建立時(shí)間(Settling time)小于5秒
建立時(shí)間（settling time）就是對(duì)于一個(gè)振蕩的信號(hào)穩(wěn)定到指定的最終值所需要的時(shí)間
2.階躍參考輸入的穩(wěn)態(tài)誤差為零。
在Simulink中PI控制的反饋環(huán)節(jié)可以穩(wěn)定反饋循環(huán)并實(shí)現(xiàn)良好的參考跟蹤性能。
四. PID設(shè)計(jì)
1.當(dāng)打開(kāi)PID調(diào)諧器，可以看到一個(gè)線(xiàn)性模型，可自動(dòng)識(shí)別輸入和輸出，并使用當(dāng)前的工作點(diǎn)進(jìn)行線(xiàn)性化處理，可以有任意的延遲和修改。
2.PID調(diào)諧器計(jì)算一個(gè)初始PI控制器的值，以實(shí)現(xiàn)性能和魯棒性之間的合理權(quán)衡。默認(rèn)情況下，可以顯示跟蹤性能。
通過(guò)查看參數(shù)可以設(shè)置P與I的值，可以查看性能和魯棒性，如下2秒的建立時(shí)間，滿(mǎn)足要求。
參考跟蹤響應(yīng)的超調(diào)量約為7.5%。因?yàn)樵诘竭_(dá)建立時(shí)間限制之前我們還有一些空間，你可以通過(guò)增加響應(yīng)時(shí)間來(lái)減少超調(diào)。將響應(yīng)時(shí)間滑塊向左移動(dòng)以增加閉環(huán)響應(yīng)時(shí)間。
注意，當(dāng)調(diào)整響應(yīng)時(shí)間，響應(yīng)圖、控制器參數(shù)和性能測(cè)量會(huì)更新。
下圖顯示了一個(gè)經(jīng)過(guò)調(diào)整的PID，超調(diào)為零，建立時(shí)間為4秒。控制器有效地成為一個(gè)純積分控制器。
響應(yīng)時(shí)間從0.618調(diào)整到了3.1
P變成0，超調(diào)接近0
性能權(quán)衡：
1.為了實(shí)現(xiàn)零超調(diào)，同時(shí)將穩(wěn)定時(shí)間減少到2秒以下，需要利用兩個(gè)滑塊。您需要使控制響應(yīng)更快，以減少建立時(shí)間和增加魯棒性，以減少超調(diào)。例如，可以將響應(yīng)時(shí)間從3.1秒減少到1.5秒，并將魯棒性從0.6增加到0.72。
下圖調(diào)節(jié)過(guò)后的閉環(huán)響應(yīng)：
五.將調(diào)優(yōu)參數(shù)寫(xiě)入PID控制器塊
當(dāng)你對(duì)線(xiàn)性模型上的控制器性能感到滿(mǎn)意后，你可以在非線(xiàn)性模型上測(cè)試設(shè)計(jì)。要做到這一點(diǎn)，單擊PID調(diào)諧器中的更新。這個(gè)動(dòng)作將參數(shù)寫(xiě)回Simulink模型中的PID控制器塊。
六.完成設(shè)計(jì)
調(diào)節(jié)前，采樣時(shí)間和轉(zhuǎn)速的關(guān)系：
閉環(huán)系統(tǒng)響應(yīng)如下:
文章來(lái)源：http://www.zghlxwxcb.cn/news/detail-450479.html
結(jié)果表明，PI控制器滿(mǎn)足設(shè)計(jì)要求
bdclose(‘scdspeedctrlpidblock’)文章來(lái)源地址http://www.zghlxwxcb.cn/news/detail-450479.html
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