Можно использовать PID Tuner, чтобы в интерактивном режиме настроить коэффициенты ПИД в модели Simulink®, содержащей PID Controller, Discrete PID Controller, PID Controller (2DOF) или блок Discrete PID Controller (2DOF). PID Tuner позволяет вам достигать хорошего баланса между эффективностью и робастностью или для одной степени свободы или для ПИД-регуляторов с двумя степенями свободы. Когда вы используете PID Tuner, это:
Автоматически вычисляет линейную модель объекта в вашей модели. PID Tuner полагает, что объект комбинация всех блоков между ПИД-регулятором выход и вводит. Таким образом объект включает все блоки в цикл управления кроме самого контроллера. Смотрите, Какой Объект PID Tuner Видит?.
Автоматически вычисляет первоначальный проект ПИДа с балансом между эффективностью и робастностью. PID Tuner основывает первоначальный проект на частотной характеристике разомкнутого контура линеаризовавшего объекта. Смотрите Алгоритм настройки ПИДа.
Обеспечивает инструменты и графики отклика, чтобы помочь вам в интерактивном режиме совершенствовать эффективность ПИД-регулятора, чтобы соответствовать вашим конструктивным требованиям. Смотрите Открытый PID Tuner.
Для объектов, которые не линеаризуют или которые линеаризуют, чтобы обнулить, существует несколько альтернатив для получения модели объекта управления для настройки. Эти альтернативы включают:
Спроектируйте ПИД-регулятор из Данных Частотной характеристики Объекта — Использование команда оценки частотной характеристики frestimate или основанный на частотной характеристике PID Tuner, чтобы получить оцененные частотные характеристики объекта симуляцией.
В интерактивном режиме Оценочный Объект от Измеренного или Данных о Симулированном отклике — Если у вас есть System Identification Toolbox™, можно использовать PID Tuner, чтобы оценить параметры линейной модели объекта управления на основе данных об ответе временного интервала. PID Tuner затем настраивает ПИД-регулятор для получившейся предполагаемой модели. Данные об ответе могут быть или измерены от вашей реальной системы или получены путем симуляции модели Simulink®.
Можно использовать PID Tuner, чтобы спроектировать одну степень свободы или ПИД-регуляторы с двумя степенями свободы. Можно часто достигать и хорошего отслеживания заданного значения и хорошего подавления помех с помощью одного ПИД-регулятора степени свободы. Однако в зависимости от динамики в вашей модели, с помощью одного ПИД-регулятора степени свободы может потребовать компромисса между отслеживанием заданного значения и подавлением помех. В таких случаях, если вам нужны и хорошее отслеживание заданного значения и в хорошее подавление помех, используют ПИД-регулятор с двумя степенями свободы.
Для примеров настройки одной - и два компенсатора ПИДа степени свободы, см.:
PID Tuner считает как объект все блоки в цикле между блоком PID Controller выходом и входом. Блоки на вашем объекте могут включать нелинейность. Поскольку автоматическая настройка требует линейной модели, PID Tuner вычисляет линеаризовавшее приближение объекта в вашей модели. Этот linearized model является приближением к нелинейной системе, которая допустима в небольшой области вокруг данного operating point системы.
По умолчанию PID Tuner линеаризует ваш объект с помощью начальных условий, заданных в модели Simulink как рабочая точка. Линеаризовавший объект может иметь любой порядок и может включать любые задержки. PID tuner проектирует контроллер для линеаризовавшего объекта.
При некоторых обстоятельствах, однако, вы хотите спроектировать ПИД-регулятор для различной рабочей точки от той, заданной начальными условиями модели. Например:
Модель Simulink еще не достигла установившийся в рабочей точке, заданной начальными условиями модели, и вы хотите спроектировать контроллер для установившейся операции.
Вы проектируете несколько контроллеров для приложения табличного управления и должны спроектировать каждый контроллер для различной рабочей точки.
В таких случаях измените рабочую точку, используемую PID Tuner. Смотрите Вводный PID Tuner.
Для получения дополнительной информации о линеаризации, смотрите, Линеаризуют Нелинейные Модели.
Типичные цели настройки ПИДа включают:
Устойчивость с обратной связью — система с обратной связью выход остается ограниченной для ограниченного входа.
Соответствующая эффективность — система с обратной связью отслеживает ссылочные изменения и подавляет воздействия максимально быстро. Чем больше пропускная способность цикла (частота коэффициента усиления разомкнутого контура единицы), тем быстрее контроллер отвечает на изменения в ссылке или воздействия в цикле.
Соответствующая робастность — проект цикла имеет достаточно запаса по амплитуде и запаса по фазе, чтобы допускать моделирование ошибок или изменений системной динамики.
Алгоритм MathWorks® для настройки ПИД-регуляторов достигает этих целей путем настройки коэффициентов ПИД, чтобы достигнуть хорошего баланса между эффективностью и робастностью. По умолчанию алгоритм выбирает частоту среза (пропускная способность цикла) на основе динамики объекта и проектирует для целевого запаса по фазе 60 °. Когда вы в интерактивном режиме изменяете время отклика, пропускную способность, переходный процесс или запас по фазе с помощью интерфейса PID Tuner, алгоритм вычисляет новые коэффициенты ПИД.
Для данной робастности (минимальный запас по фазе), настраивающийся алгоритм выбирает проектирование контроллера, которое балансирует две меры эффективности, отслеживания уставки и подавления помех. Можно изменить особое внимание проекта, чтобы способствовать одному из этих критериев качества работы. Для этого используйте диалоговое окно Options в PID Tuner.
Когда вы изменяете особое внимание проекта, алгоритм пытается настроить усиления, чтобы способствовать или отслеживанию уставки или подавлению помех при достижении того же минимального запаса по фазе. Чем больше настраиваемых параметров там находится в системе, тем более вероятно случается так, что алгоритм ПИДа может достигнуть желаемого особого внимания проекта, не жертвуя робастностью. Например, установка особого внимания проекта, более вероятно, будет эффективной для ПИД-регуляторов, чем для P или ПИ-контроллеров. Во всех случаях, подстраивая эффективность системы зависит строго от свойств вашего объекта. Для некоторых объектов, изменяя особое внимание проекта оказывает минимальное влияние.