Анализируйте Проект в PID Tuner

В Control System Toolbox™ PID Tuner предоставляет графики отклика системы и другие инструменты для настройки ПИД-регуляторов для объектов, представленных моделями LTI.

Для получения информации об анализе в PID Tuner с Simulink^® модели, см. Анализ Проекта в PID Tuner (Simulink Control Design).

График Откликов системы

Чтобы определить, соответствует ли проект компенсатора вашим требованиям, можно проанализировать отклик системы с помощью графиков отклика. На вкладке PID Tuner выберите график отклика из меню Add Plot. Меню Add Plot также позволяет вам выбрать из нескольких шаговых графиков (ответ во временной области) или Диаграммы Боде (частотный диапазон ответ).

Для 1-DOF типов ПИД-регулятора, таких как PI, PIDF и PDF, программное обеспечение вычисляет отклики системы на основе следующей одноконтурной архитектуры управления, где G является указанным объектом, а C является ПИД-регулятором:

Для 2-DOF типов ПИД-регулятора, таких как PI2, PIDF2 и I-PD, программное обеспечение вычисляет отклики на основе следующей архитектуры:

Отклики системы основаны на разложении ПИД-регулятора С 2 СТЕПЕНЯМИ СВОБОДЫ, C, в <reservedrangesplaceholder3> <reservedrangesplaceholder2> компонента заданного значения и <reservedrangesplaceholder1> <reservedrangesplaceholder0> компонента обратной связи, как описано в ПИД-регуляторах с двумя степенями свободы.

В следующей таблице представлены доступные ответы для графиков для анализа. (Для объектов данных частотной характеристики, таких как frd модели, графики отклика во временной области недоступны.)

Ответ	Построенная система (1-DOF)	Построенная система (2-DOF)	Описание
`Plant`	G	G	Реакция объекта. Используется для исследования динамики объекта.
`Open-loop`	GC	_–GCy	Ответ системы разомкнутого контура контроллер-установка. Используйте для проекта частотного диапазона. Используйте, когда спецификации проекта включают критерии робастности, такие как разомкнутые контуры запаса по амплитуде и запас по фазе.
`Reference tracking`	$\frac{G C}{1 + G C}$ (от r до y)	$\frac{G C_{r}}{1 - G C_{y}}$ (от r до y)	Замкнутый цикл отклика системы с переходом на шаг в уставке. Используйте, когда спецификации проекта включают отслеживание уставки.
`Controller effort`	$\frac{C}{1 + G C}$ (от r до u)	$\frac{C_{r}}{1 - G C_{y}}$ (от r до u)	Контроллер выход с обратной связью на шаг изменения уставки. Используйте, когда ваш проект ограничен практическими ограничениями, такими как насыщение контроллера.
`Input disturbance rejection`	$\frac{G}{1 + G C}$ (с d 1 по y)	$\frac{G}{1 - G C_{y}}$ (с d 1 по y)	Замкнутый отклик системы для загрузки нарушения порядка (шаг, нарушение порядка на входе объекта). Используйте, когда ваши проекты спецификации включают вход подавления помех.
`Output disturbance rejection`	$\frac{1}{1 + G C}$ (с d 2 по y)	$\frac{1}{1 - G C_{y}}$ (с d 2 по y)	Замкнутый цикл отклика системы к шагу, нарушению порядка на объект выходе. Используйте, когда вы хотите анализировать чувствительность к ошибкам моделирования.

Сравнение настроенного ответа с базовым ответом

Если вы определили базовый контроллер, то по умолчанию PID Tuner отображает как отклики с помощью текущего проекта <reservedrangesplaceholder0>, так и отклики с помощью базового контроллера.

Существует два способа задать базовый контроллер:

Загрузите базовый контроллер, когда вы откроете PID Tuner, используя синтаксис pidTuner(sys,C0).
Сделайте текущий PID Tuner проектировать базовый контроллер в любое время, нажав стрелу Export и выбрав Save as Baseline.
Когда вы делаете это, текущий ответ Tuned становится ответом Baseline. Дальнейшая корректировка текущего проекта создает новую линию отклика Tuned.
Чтобы скрыть ответ Baseline , нажмите Options и снимите флажок Show Baseline Controller Data.

Просмотр числовых значений Характеристик системы

Можно просмотреть значения для характеристик системы, таких как максимальная чувствительность и запас по амплитуде, либо:

Непосредственно на графике отклика - используйте контекстное меню, чтобы добавить характеристики, которые появляются как синие маркеры. Затем щелкните левой кнопкой мыши по маркеру, чтобы отобразить соответствующую панель данных.
В таблице Performance and robustness - Чтобы отобразить эту таблицу, нажмите Show Parameters.

Уточнение проекта

Если реакция первоначального проекта контроллера не соответствует вашим требованиям, можно в интерактивном режиме настроить проект. PID Tuner дает вам два Domain опции доработки проектирования контроллера:

Time область (по умолчанию) - Используйте ползунок Response Time, чтобы сделать реакцию системы управления с обратной связью быстрее или медленнее. Используйте Transient Behavior ползунок, чтобы сделать контроллер более агрессивным при подавлении помех или более устойчивым к неопределенности объекта.
Frequency - Используйте ползунок Bandwidth, чтобы сделать реакцию системы управления с обратной связью быстрее или медленнее (время отклика 2/ _wc, где _wc - полоса пропускания). Используйте Phase Margin ползунок, чтобы сделать контроллер более агрессивным при подавлении помех или более устойчивым к неопределенности объекта.

В обоих режимах существует компромисс между отслеживанием уставки и подавления помех эффективности. Пример, в котором показано, как использовать ползунки для корректировки этого компромисса, см. в разделе Настройка ПИД-регуляторе в Отслеживание уставки Favor или Подавления помех (PID Tuner).

Совет

Чтобы вернуться к первоначальному проекту контроллера после перемещения ползунков, нажмите Reset Design.

Документация