Введение PID Tuner

PID Tuner предоставляет быстрый и широко применимый одноконтурный настраивающий метод ПИДа для блоков ПИД-регулятора Simulink®. С этим методом можно настроить параметры ПИД-регулятора, чтобы достигнуть устойчивого проекта с желаемым временем отклика.

Типичный рабочий процесс проекта с PID Tuner включает следующие задачи:

(1) Запустите PID Tuner. При запуске программное обеспечение автоматически вычисляет линейную модель объекта управления из модели Simulink и проектирует начальный контроллер.

(2) Настройте контроллер в PID Tuner путем ручной корректировки критериев расчета в двух режимах проектирования. Тюнер вычисляет параметры ПИДа, которые надежно стабилизируют систему.

(3) Экспортируйте параметры спроектированного контроллера назад с блоком PID Controller и проверьте эффективность контроллера в Simulink.

Откройте модель

Откройте модель управления скорости вращения двигателя с блоком PID Controller и займите некоторое время, чтобы исследовать его.

open_system('scdspeedctrlpidblock')

Спроектируйте обзор

В этом примере вы проектируете ПИ-контроллер в цикле управления скорости вращения двигателя. Цель проекта состоит в том, чтобы отследить опорный сигнал от блока scdspeedctrlpidblock/Speed Reference шага Simulink. Конструктивные требования:

В этом примере вы стабилизируете обратную связь и достигаете хорошей эффективности отслеживания уставки путем разработки ПИ-контроллера scdspeedctrl/PID Controller в PID Tuner.

Открытый PID Tuner

Чтобы запустить PID Tuner, дважды кликните блок PID Controller, чтобы открыть его диалоговое окно блока. Во вкладке Main нажмите Tune.

Первоначальный проект ПИДа

Когда PID Tuner запускается, программное обеспечение вычисляет линеаризовавшую модель объекта управления, замеченную контроллером. Программное обеспечение автоматически идентифицирует ввод и вывод объекта и использует текущую рабочую точку для линеаризации. Объект может иметь любой порядок и может иметь задержки.

PID Tuner вычисляет начальный ПИ-контроллер, чтобы достигнуть разумного компромисса между эффективностью и робастностью. По умолчанию эффективность отслеживания уставки шага отображается в графике.

Следующий рисунок показывает диалоговое окно PID Tuner с первоначальным проектом:

Отобразите параметры ПИДа

Нажмите параметры Show, чтобы просмотреть параметры контроллера P и меня и набор измерений робастности и эффективности. В этом примере первоначальный проект ПИ-контроллера дает время урегулирования 2 секунд, которое удовлетворяет требование.

Настройте проект ПИДа в PID Tuner

Перерегулирование ответа отслеживания уставки составляет приблизительно 7,5 процентов. Поскольку у нас все еще есть некоторая комната прежде, чем достигнуть предела времени урегулирования, вы могли уменьшать перерегулирование путем увеличения времени отклика. Переместите ползунок времени отклика налево, чтобы увеличить время отклика замкнутого цикла. Заметьте это, когда вы настроите время отклика, график отклика и параметры контроллера и обновление измерений эффективности.

Следующий рисунок показывает настроенный проект ПИДа с перерегулированием нуля и временем урегулирования 4 секунд. Спроектированный контроллер эффективно становится контроллером только для интеграла.

Полный проект ПИДа с компромиссом эффективности

Для того, чтобы достигнуть нулевого перерегулирования при сокращении времени урегулирования ниже 2 секунд, необходимо использовать в своих интересах оба ползунка. Необходимо сделать ответ управления быстрее, чтобы уменьшать время урегулирования и увеличить робастность, чтобы уменьшать перерегулирование. Например, можно уменьшать время отклика с 3,4 до 1,5 секунд и увеличить робастность с 0,6 до 0,72.

Следующий рисунок показывает ответ с обратной связью с этими настройками:

Запишите настроенные параметры в блок ПИД-регулятора

После того, как вы будете довольны эффективностью контроллера на линейной модели объекта управления, можно протестировать проект на нелинейной модели. Для этого нажмите Update Block в PID Tuner. Это действие записывает параметры обратно с блоком PID Controller в модели Simulink.

Следующий рисунок показывает обновленное диалоговое окно блока PID Controller:

Завершенный проект

Следующий рисунок показывает ответ системы с обратной связью:

Ответ показывает, что новый контроллер соответствует всем конструктивным требованиям.

Можно также использовать Control System Designer, чтобы спроектировать блок PID Controller, когда блок PID Controller принадлежит многоконтурной задаче проекта. Смотрите пример Один Проект Компенсатора Обратной связи/Предварительного фильтра Цикла (Simulink Control Design).

bdclose('scdspeedctrlpidblock')