Документация

Рассмотрите систему управления следующим рисунком.

Отслеживание заданного значения является ответом в y к сигналам в r. Входное подавление помех является подавлением в y сигналов в d.

Создайте модель объекта, которым для этого примера дают:

G = tf(0.3,[1 0.1 0]);

Разработайте контроллер PI для этого объекта, с помощью пропускной способности 0,03 рад/с.

wc = 0.03;
[C1,info] = pidtune(G,'PI',wc);

Исследуйте неродное отслеживание уставки и неродное подавление помех системы управления с помощью контроллера по умолчанию. Ответ воздействия от d до y эквивалентен ответу замкнутого цикла, данного feedback(G,C1).

T1 = feedback(G*C1,1);
GS1 = feedback(G,C1);

subplot(2,1,1);
stepplot(T1)
title('Reference Tracking')
subplot(2,1,2);
stepplot(GS1)
title('Disturbance Rejection')

По умолчанию, для данной пропускной способности, pidtune настраивает контроллер, чтобы достигнуть баланса между отслеживанием уставки и подавлением помех. В этом случае контроллер приводит к некоторому перерегулированию в ответе отслеживания уставки. Контроллер также подавляет входное воздействие с несколько более длинным временем установления, чем отслеживание уставки после начального пика.

В зависимости от вашего приложения вы можете хотеть изменить баланс между отслеживанием уставки и подавлением помех, чтобы способствовать один или другой. Для контроллера PI можно изменить этот баланс путем изменения поля фазы настроенной системы. Контроллер по умолчанию, возвращенный pidtune, приводит к полю фазы 60 °.

info.PhaseMargin

ans =

   60.0000

Разработайте контроллеры для полей фазы 45 ° и 70 ° с той же пропускной способностью, и сравните отслеживание полученной ссылки и подавление помех.

opts2 = pidtuneOptions('PhaseMargin',45);
C2 = pidtune(G,'PI',wc,opts2);
T2 = feedback(G*C2,1);
GS2 = feedback(G,C2);

opts3 = pidtuneOptions('PhaseMargin',70);
C3 = pidtune(G,'PI',wc,opts3);
T3 = feedback(G*C3,1);
GS3 = feedback(G,C3);

subplot(2,1,1);
stepplot(T1,T2,T3)
legend('PM = 60','PM = 45','PM = 70')
title('Reference Tracking')
subplot(2,1,2);
stepplot(GS1,GS2,GS3)
title('Disturbance Rejection')

Понижение поля фазы к 45 ° ускоряет подавление помех, но также и увеличивает перерегулирование в ответе отслеживания уставки. Увеличение поля фазы к 70 ° устраняет перерегулирование полностью, но приводит к чрезвычайно вялому подавлению помех. Можно попробовать различные значения поля фазы, пока вы не находите тот, который балансирует отслеживание уставки и подавление помех соответственно для вашего приложения. Эффект поля фазы на этом балансе зависит от модели объекта управления. Для некоторых моделей объекта управления эффект не является столь же большим как показано в этом примере.

Если вы хотите зафиксировать и пропускную способность и поле фазы вашей системы управления, можно все еще изменить баланс между отслеживанием уставки и подавлением помех с помощью опции DesignFocus pidtune. Можно установить DesignFocus или на 'disturbance-rejection' или на 'reference-tracking' настраивать контроллер, который одобряет один или другой.

Опция DesignFocus является более эффективной для системы управления с большим количеством настраиваемых параметров. Поэтому это не имеет большого эффекта, когда используется с контроллером PI. Чтобы видеть его эффект, разработайте контроллер PIDF для той же пропускной способности и поля фазы по умолчанию (60 °) с помощью каждого из значений DesignFocus. Сравнение результатов.

opts4 = pidtuneOptions('DesignFocus','balanced');   % default focus
C4 = pidtune(G,'PIDF',wc,opts4);
T4 = feedback(G*C4,1);
GS4 = feedback(G,C4);

opts5 = pidtuneOptions('DesignFocus','disturbance-rejection');
C5 = pidtune(G,'PIDF',wc,opts5);
T5 = feedback(G*C5,1);
GS5 = feedback(G,C5);

opts6 = pidtuneOptions('DesignFocus','reference-tracking');
C6 = pidtune(G,'PIDF',wc,opts6);
T6 = feedback(G*C6,1);
GS6 = feedback(G,C6);

subplot(2,1,1);
stepplot(T4,T5,T6)
legend('Balanced','Rejection','Tracking')
title('Reference Tracking')
subplot(2,1,2);
stepplot(GS4,GS5,GS6)
title('Disturbance Rejection')

Когда вы используете опцию DesignFocus, чтобы способствовать отслеживанию уставки или подавлению помех в настроенной системе управления, можно все еще настроить поле фазы для дальнейшей точной настройки баланса между этими двумя мерами производительности. Используйте DesignFocus и PhaseMargin вместе, чтобы достигнуть баланса производительности, который лучше всего соответствует вашим конструктивным требованиям.

Эффект обеих опций на производительности системы зависит строго от свойств вашего объекта. Для некоторых объектов, изменяя PhaseMargin или опции DesignFocus имеет минимальный эффект.