Введение в PID Tuner

PID Tuner обеспечивает быстрый и широко применимый одноконтурный метод настройки ПИД для блоков Simulink ® ПИД-регулятор. С помощью этого метода можно настроить ПИД-регулятор параметры, чтобы достичь устойчивого проекта с желаемым временем отклика.

Типичный проект, рабочий процесс с PID Tuner, включает следующие задачи:

(1) Запуск ПИД-тюнера. При запуске программное обеспечение автоматически вычисляет линейную модель объекта управления из модели Simulink и проектирует начальный контроллер.

(2) Настройте контроллер в ПИД-тюнере путем ручной настройки критериев проекта в двух режимах проекта. Тюнер вычисляет параметры ПИД, которые устойчиво стабилизируют систему.

(3) Экспортируйте параметры проектируемого контроллера обратно в блок ПИД-регулятор и проверьте эффективность контроллера в Simulink.

Откройте модель

Откройте модель регулировки скорости вращения двигателя с блоком ПИД-регулятор и займите несколько минут, чтобы исследовать ее.

open_system('scdspeedctrlpidblock')

Обзор проекта

В этом примере вы проектируете ПИ-контроллер в скорость вращения двигателя цикла управления. Цель проекта состоит в том, чтобы отследить опорный сигнал из шага Simulink scdspeedctrlpidblock/Speed Reference. Требования к проекту:

В этом примере вы стабилизируете цикл обратной связи и достигаете хороших отслеживаний уставки эффективности путем разработки ПИ-контроллера scdspeedctrl/PID Controller в PID Tuner.

Откройте PID Tuner

Чтобы запустить PID Tuner, дважды кликните блок ПИД-регулятор, чтобы открыть диалоговое окно блока. На вкладке Main нажмите Tune.

Первоначальный проект ПИД

Когда PID Tuner запускается, программное обеспечение вычисляет линеаризованную модель объекта управления, наблюдаемую контроллером. Программа автоматически определяет вход и выход объекта управления и использует текущую рабочую точку для линеаризации. У объект могут быть любые порядки и могут быть задержки.

Этот PID Tuner вычисляет начальное ПИ-контроллер, чтобы достичь разумного компромисса между эффективностью и робастностью. По умолчанию шаг отслеживания уставки эффективности отображений на графике.

Следующий рисунок показывает диалоговое окно PID Tuner с начальным проектом:

Отображение параметров ПИД

Нажмите Show parameters, чтобы просмотреть параметры контроллера P и I, и набор измерений эффективности и робастности. В этом примере начальное ПИ-контроллер проекта даёт время урегулирования 2 секунды, что соответствует требованию.

Настройте ПИД Проектирование в PID Tuner

Перерегулирование отслеживания уставки отклика составляет около 7,5 процента. Поскольку у нас все еще есть некоторое пространство, прежде чем достичь предельного времени урегулирования, вы можете уменьшить перерегулирование путем увеличения времени отклика. Переместите ползунок времени отклика налево, чтобы увеличить время отклика замкнутого цикла. Заметьте, что, когда вы настраиваете время отклика, график отклика и параметры контроллера и измерения эффективности обновляются.

Следующий рисунок показывает скорректированный проект ПИД с перерегулированием нуля и временем урегулирования 4 секунды. Разработанный контроллер эффективно становится только интегральным контроллером.

Полный проект ПИД с компромиссом эффективности

В порядок, чтобы добиться нуля перерегулирования при сокращении времени урегулирования ниже 2 секунд, необходимо воспользоваться обоими ползунками. Вы должны сделать ответ управления быстрее, чтобы уменьшить время урегулирования и увеличить робастность, чтобы уменьшить перерегулирование. Для примера можно уменьшить время отклика с 3,4 до 1,5 секунды и увеличить робастность с 0,6 до 0,72.

Следующий рисунок показывает реакцию с обратной связью с этими настройками:

Запись настроенных параметров в ПИД-регулятор блок

После того, как вы довольны эффективностью контроллера на линейной модели объекта управления, можно протестировать проект на нелинейной модели. Для этого щелкните Обновить блок в PID Tuner. Это действие записывает параметры назад в блок ПИД-регулятор в модели Simulink.

Следующий рисунок показывает обновленное диалоговое окно ПИД-регулятора блока:

Завершенный проект

Следующий рисунок показывает реакцию системы с обратной связью:

Ответ показывает, что новый контроллер соответствует всем проектом требованиям.

Можно также использовать Control System Designer, чтобы спроектировать блок ПИД-регулятора, когда блок ПИД-регулятора принадлежит мультициклу проекта задаче. Смотрите пример Single Loop Feedback/Prefilter Compensator Design (Simulink Control Design).

bdclose('scdspeedctrlpidblock')