Вставьте блок в систему так, чтобы этот порт принял управляющий сигнал от источника. Как правило, этот порт принимает сигнал от ПИД-регулятора в вашей системе.

Типы данных: single | double

Подключите этот порт к выходу объекта.

Типы данных: single | double

Чтобы запустить и остановить процесс автотунирования, предоставьте сигнал в start/stop порт. Когда значение сигнала меняется от:

Когда эксперимент не запускается, блок передает сигналы без изменений от u к u+Δu. В этом состоянии блок не влияет на поведение объекта или контроллера.

Обычно можно использовать сигнал, который изменяется от 0 до 1, чтобы начать эксперимент, и от 1 до 0, чтобы остановить его. Некоторые точки, которые следует учитывать при конфигурировании сигнала start/stop, включают:

Можно настроить любую логику, подходящую для вашего приложения, чтобы контролировать начало и времена остановки эксперимента.

Типы данных: single | double

Задайте значение для Target bandwidth (rad/sec) параметр. Смотрите этот параметр для получения дополнительной информации.

Зависимости

Чтобы включить этот порт, на вкладке Настройка, рядом с Target bandwidth (rad/sec), выберите Use external source.

Типы данных: single | double

Задайте значение для Target phase margin (degrees) параметр. Смотрите этот параметр для получения дополнительной информации.

Зависимости

Чтобы включить этот порт, на вкладке Настройка, рядом с Target phase margin (degrees), выберите Use external source.

Типы данных: single | double

Задайте значение для Sine Amplitudes параметр. Смотрите этот параметр для получения дополнительной информации.

Зависимости

Чтобы включить этот порт, на вкладке Эксперимент, рядом с Sine Amplitudes, выберите Use external source.

Типы данных: single | double

Вставьте блок в систему таким образом, чтобы этот порт подавал входной сигнал на объект.

Зависимости

Чтобы включить этот порт, в Output Signal Configuration, выберите control + perturbation.

Типы данных: single | double

Блок генерирует сигнал возмущения в этом порту. Как правило, вы вводите возмущение от этого порта через блок сумм, как показано на следующей схеме.

Зависимости

Чтобы включить этот порт, в Output Signal Configuration, выберите perturbation only.

Типы данных: single | double

Когда эксперимент запускается (start/stop положительный), блок вводит тестовые сигналы в объект и измеряет реакцию объекта на y. Он использует эти сигналы, чтобы оценить частотную характеристику объекта на нескольких частотах вокруг целевой полосы для настройки. % conv указывает, насколько близка к завершению оценка частотной характеристики объекта. Как правило, это значение быстро увеличивается примерно до 90% после начала эксперимента, а затем постепенно сходится к более высокому значению. Остановите эксперимент, когда он выровняется около 100%.

Типы данных: single | double

Этот 4-элементный сигнал шины содержит настроенные коэффициенты ПИД P, I, D и коэффициент N фильтра. Эти значения соответствуют P, I, D, и N параметры в выражениях, заданных в Form параметр. Первоначально значения 0, 0, 0 и 100, соответственно. Блок обновляет значения, когда эксперимент заканчивается. Этот сигнал шины всегда имеет четыре элемента, даже если вы не настраиваете контроллер.

Если у вас есть ПИД-регулятор, связанная с блоком, можно обновить этот контроллер этими значениями после завершения эксперимента. Для этого на вкладке Block нажмите Update PID Block.

Типы данных: single | double

Этот порт выводит предполагаемый запас по фазе, достигнутый настроенным контроллером, в степенях. Блок обновляет это значение, когда эксперимент по настройке заканчивается. Предполагаемый запас по фазе вычисляется из угла G (_jωc) C ₍jωc), где G является оценочным объектом, C является настроенным контроллером, _а ωc - частота среза (полоса пропускания). Предполагаемый запас по фазе может отличаться от целевого запаса по фазе, заданного Target phase margin (degrees) параметр. Это является показателем робастности и устойчивости, достигнутых настроенной системой.

Зависимости

Чтобы включить этот порт, на вкладке Tuning, выберите Output estimated phase margin achieved by tuned controller.

Этот порт выводит данные частотной характеристики, оцененные экспериментом. Первоначально значение в frd является [0, 0, 0, 0, 0]. Во время эксперимента блок вводит сигналы на частотах [1/10, 1/3, 1, 3, 10] _ωc, где _ωc является целевой полосой пропускания. В каждом шаге расчета во время эксперимента блок обновляется frd с вектором, содержащим комплексную частотную характеристику на каждой из этих частот, соответственно. Можно использовать прогресс ответа как альтернативу % conv для изучения сходимости оценки. Когда эксперимент останавливается, блок обновляется frd с конечной оценочной частотной характеристикой, используемой для вычисления коэффициентов ПИД.

Зависимости

Чтобы включить этот порт, на вкладке Эксперимент выберите Plant frequency responses near bandwidth.

Этот порт выводит вектор, содержащий вход объекта управления (u+Δu) и выход объекта (y), когда начинается эксперимент. Эти значения являются входом и выходом объекта управления в номинальной рабочей точке, в которой блок выполняет эксперимент.

Зависимости

Чтобы включить этот порт, на вкладке Эксперимент выберите Plant nominal input and output.

Укажите тип ПИД-регулятора в системе. Тип контроллера указывает, какие действия присутствуют в контроллере. Для автонастройки ПИД-регулятора доступны следующие типы контроллеров:

Когда вы обновляете PID Controller блок или пользовательский ПИД-регулятор с помощью настроенных значений параметров, убедитесь, что тип контроллера совпадает.

Настраиваемый: Да

Программное использование

Укажите форму контроллера. Форма контроллера определяет интерпретацию коэффициентов ПИД P, I, D и N.

Когда вы обновляете PID Controller блок или пользовательский ПИД-регулятор с помощью настроенных значений параметров, убедитесь, что форма контроллера совпадает.

Настраиваемый: Да

Программное использование

Укажите, является ли ваш ПИД-регулятор контроллером в дискретном времени или в непрерывном времени.

Программное использование

Укажите шаг расчета ПИД-регулятора в секундах. Это значение также устанавливает шаг расчета для эксперимента, выполненного блоком.

Чтобы выполнить настройку ПИД, блок измеряет информацию частотной характеристики до частоты, в 10 раз превышающей целевую полосу пропускания. Чтобы гарантировать, что эта частота - меньше, чем частота Найквиста, целевая пропускная способность, _ωc, должна удовлетворить _{<reservedrangesplaceholder4> <reservedrangesplaceholder3>  0.3} , где <reservedrangesplaceholder2> <reservedrangesplaceholder1> - шаг расчета контроллера, когда Вы определяете с Controller sample time (sec) параметр.

Когда вы обновляете PID Controller блок или пользовательский ПИД-регулятор с помощью настроенных значений параметров, убедитесь, что шаг расчета контроллера совпадает.

Совет

Если вы хотите запустить развернутый блок с различными шагами расчета в вашем приложении, установите этот параметр равным -1 и поместите блок в Triggered Subsystem. Затем инициируйте подсистему в требуемый шаг расчета. Если вы не планируете изменять шаг расчета после развертывания, задайте фиксированный и конечный шаг расчета.

Зависимости

Чтобы включить этот параметр, установите Time Domain равным discrete-time.

Программное использование

Включите этот параметр, чтобы запустить настройку со скоростью дискретизации, которая отличается от скорости дискретизации ПИД-регулятора, которую вы настраиваете, и эксперимента по оценке частотной характеристики, выполненного блоком. Алгоритм настройки коэффициента ПИД является в вычислительном отношении интенсивным, и когда вы хотите развернуть блок на оборудовании и настроить контроллер с быстрым шагом расчета, некоторое оборудование может не выполнить вычисление коэффициента ПИД за один временной шаг. Чтобы уменьшить требования к пропускной способности оборудования, задайте шаг расчета настройки медленнее, чем шаг расчета контроллера, используя параметр Tuning sample time (sec).

Зависимости

Чтобы включить этот параметр, установите Time Domain равным discrete-time.

Программное использование

Задайте шаг расчета алгоритма настройки в секундах.

Если вы намерены развернуть блок на оборудовании с ограниченными степенями обработки и хотите настроить контроллер с быстрым шагом расчета, задайте шаг расчета, чтобы алгоритм настройки запусков с меньшей скоростью, чем ПИД-регулятор, который вы настраиваете.

Зависимости

Чтобы включить этот параметр, установите Time Domain равным discrete-time и выберите Tune at different sample time.

Программное использование

Даже когда вы настраиваете контроллер непрерывного времени, вы должны задать шаг расчета для эксперимента, выполненного блоком. В целом настройка контроллера в непрерывном времени не рекомендуется для автонастройки ПИД-регулятора в отношении физического объекта. Если вы хотите настроить за непрерывное время против модели Simulink объекта, используйте быстрый шаг расчета эксперимента, такой как 0 .02/ ωc.

Зависимости

Этот параметр активируется, когда Time Domain continuous-time.

Программное использование

Задайте дискретную формулу интегрирования для термина интегратор в вашем контроллере. В дискретном времени передаточная функция ПИД-регулятора, принятая блоком, является:

в параллельной форме, или в идеальной форме,

Для контроллера шага расчета _Ts, Integrator method параметр определяет формулу _Fi следующим образом:

Для получения дополнительной информации об относительных преимуществах каждого метода смотрите Discrete PID Controller страницы с описанием блока.

Когда вы обновляете PID Controller блок или пользовательский ПИД-регулятор с помощью настроенных значений параметров, убедитесь, что метод интегратора совпадает.

Настраиваемый: Да

Зависимости

Этот параметр активируется, когда Time Domain discrete-time и контроллер включает в себя интегральное действие.

Программное использование

Задайте дискретную формулу интегрирования для термина производного фильтра в вашем контроллере. В дискретном времени передаточная функция ПИД-регулятора, принятая блоком, является:

в параллельной форме, или в идеальной форме,

Для контроллера шага расчета _Ts, Filter method параметр определяет формулу _Fd следующим образом:

Для получения дополнительной информации об относительных преимуществах каждого метода смотрите Discrete PID Controller страницы с описанием блока.

Когда вы обновляете PID Controller блок или пользовательский ПИД-регулятор с помощью настроенных значений параметров, убедитесь, что метод фильтра совпадает.

Настраиваемый: Да

Зависимости

Этот параметр активируется, когда Time Domain discrete-time и контроллер включает в себя производный член фильтра.

Программное использование

Целевая полоса пропускания, заданная в рад/сек, является целевым значением для 0-dB частота среза усиления настроенного разомкнутого контура отклика CP, где P - реакция объекта управления и C - реакция контроллера. Эта частота среза примерно устанавливает пропускную способность управления. Для времени нарастания τ секунд хорошее предположение для целевой полосы пропускания составляет 2/ τ рад/сек.

Чтобы выполнить настройку ПИД, блок autotuner измеряет информацию частотной характеристики до частоты, в 10 раз превышающей целевую полосу пропускания. Чтобы гарантировать, что эта частота - меньше, чем частота Найквиста, целевая пропускная способность, _ωc, должна удовлетворить _{<reservedrangesplaceholder5> <reservedrangesplaceholder4>  0.3}, где Ts - шаг расчета контроллера, когда Вы определяете с Controller sample time (sec) параметром. Из-за этого условия _{самое быстрое время нарастания}, который вы можете применить для настройки, - это около 1,67 Ts. Если это время подъема не соответствует вашим целям проекта, рассмотрите уменьшение Ts.

Для наилучших результатов при настройке с обратной связью используйте целевую полосу пропускания, которая находится в пределах примерно 10 раз от полосы пропускания с начального ПИД-регулятора. Чтобы настроить контроллер на большее изменение пропускной способности, пошагово настройте, используя меньшие изменения.

Чтобы обеспечить целевую пропускную способность через вход порт, выберите Use external source.

Программное использование

Задайте целевой минимальный запас по фазе для настроенного разомкнутого контура характеристики в частоту среза. Целевой запас по фазе отражает желаемую робастность настроенной системы. Обычно выберите значение в область значений около 45 ° -60 °. В целом более высокий запас по фазе улучшает перерегулирование, но может ограничить скорость отклика. Значение по умолчанию, 60 °, имеет тенденцию балансировать эффективность и робастность, давая около 5-10% перерегулирования, в зависимости от характеристик вашего объекта.

Чтобы обеспечить целевой запас по фазе через порт входа, выберите Use external source.

Настраиваемый: Да

Программное использование

Укажите, является ли объект стабильным или интегрирующимся. Если у объекта есть один или несколько интеграторов, выберите Integrating.

Программное использование

Укажите, является ли объект положительным или отрицательным. Если положительное изменение входа объекта управления в номинальной рабочей точке приводит к положительному изменению выходного сигнала объекта выхода, задайте Positive. В противном случае задайте отрицательный. Для стабильных объектов знаком объекта является знак усиления постоянного тока объекта.

Программное использование

Во время эксперимента блок вводит синусоидальный сигнал в объект на частотах [1/10, 1/3, 1, 3, 10] _ωc , где ωc является целевой шириной полосы для настройки. Используйте Sine Amplitudes, чтобы задать амплитуду каждого из этих инжектированных сигналов. Задайте a:

В типичном объекте с типичной целевой полосой пропускания величины характеристик объекта на частотах эксперимента не изменяются в широких пределах. В таких случаях можно использовать скалярное значение, чтобы применить одно и то же возмущение величины на всех частотах. Однако, если вы знаете, что реакция резко затухает в частотной области значений, рассмотрите уменьшение амплитуды входов более низкой частоты и увеличение амплитуды входов более высокой частоты. Численно лучше для оценочного эксперимента, когда все реакции объектов имеют сопоставимые величины.

Амплитуды возмущения должны быть:

В эксперименте синусоидальные сигналы накладываются. Таким образом, возмущение может быть, по меньшей мере, таким же большим, как и сумма всех амплитуд. Убедитесь, что самое большое возмущение находится в области значений вашего объекта привода. Насыщение привода может внести ошибки в расчетную частотную характеристику.

Чтобы обеспечить амплитуды синуса через порт входа, выберите Use external source.

Настраиваемый: Да

Программное использование

Блок содержит два модуля, один, который выполняет оценку частотной характеристики в реальном времени, и один, который использует полученную предполагаемую характеристику, чтобы настроить коэффициенты ПИД. Когда вы запускаете модель Simulink, содержащую блок в режиме внешней симуляции, по умолчанию оба модуля развертываются. Можно сохранить память на целевом компьютере, развернув только модуль оценки (см. «Управление автонастройке ПИД-регулятора в реальном времени» в Simulink). В этом случае алгоритм настройки запусков на хост-компьютер Simulink вместо целевого компьютера. Когда эта опция выбрана, развернутый алгоритм использует примерно на треть столько памяти, сколько когда опция очищена.

Вычисление коэффициента ПИД требует большей вычислительной нагрузки, чем оценка частотной характеристики. Для быстрых шагов расчета контроллера некоторое оборудование может не закончить вычисление усиления в течение одного цикла выполнения. Поэтому при использовании оборудования с ограниченными вычислительными степенями выбор этой опции позволяет настроить ПИД-регулятор с быстрого шага расчета.

Кроме того, когда вы включаете эту опцию, может быть задержка на несколько периодов дискретизации между тем, когда эксперимент настройки заканчивается, и тем, когда новые коэффициенты ПИД поступают к pid gains выходному порту. Перед нажатием коэффициента усиления на контроллер сначала подтвердите изменение в pid gains выхода порте, а не используйте start/stop сигнал в качестве триггера для обновления.

Если вы намерены развернуть блок и выполнить настройку ПИД без использования внешнего режима симуляции, не выбирайте эту опцию.

Программное использование

Выберите этот параметр, если вы используете Simulink PLC Coder, чтобы сгенерировать код для блока autotuner. Очистите параметр для генерации кода с любым другим MathWorks^® продукт генерации кода.

Выбор этого параметра влияет только на строение блоков для совместимости с Simulink PLC Coder. Параметр не имеет рабочего эффекта по сгенерированному коду.

По умолчанию блок принимает управляющий сигнал как вход и обеспечивает управляющий сигнал плюс возмущение эксперимента в u+Δu порта. Затем вы подаете этот сигнал на вход объекта управления, как показано на следующей схеме.

Это строение по умолчанию требует вставки блока между контроллером и объектом. Если вы хотите добавить сигнал возмущения к управляющему сигналу самостоятельно, выберите perturbation only. В этом строении блок выводит только сигнал возмущения в порт Δu. Вы вводите этот сигнал возмущения в объект, используя, например, блок суммы, как на следующей схеме.

В этом строении можно опционально закомментировать блок Closed-Loop PID Autotuner, не нарушая модель.

Задайте точность с плавающей точкой на основе среды симуляции или требований к оборудованию.

Программное использование

При некоторых условиях блок autotuner может записывать настроенные усиления в стандартный или пользовательский ПИД-регулятор блок. Чтобы указать, что целевой ПИД-регулятор является блоком, соединенным с u портом блока autotuner, выберите эту опцию. Чтобы задать ПИД-регулятор, которая не соединена с u, очистите эту опцию.

Чтобы записать настроенные усиления из блока autotuner в ПИД-регулятор в любом месте модели, целевой блок должен быть либо:

При некоторых условиях блок autotuner может записывать настроенные усиления в стандартный или пользовательский ПИД-регулятор блок. Используйте этот параметр, чтобы задать путь к целевому ПИД-регулятору.

Чтобы записать настроенные усиления из блока autotuner в ПИД-регулятор в любом месте модели, целевой блок должен быть либо:

Зависимости

Этот параметр активируется, когда Clicking "Update PID Block" writes tuned gains to the PID block connected to "u" port выбран.

Блок не автоматически перемещает настроенные усиления к целевому блоку ПИД. Если блок ПИД-регулятора соответствует критериям, описанным в Specify PID block path описание параметра, после настройки, нажмите эту кнопку, чтобы перенести настроенное усиление в блок.

Можно обновить блок ПИД во время симуляции, в том числе при запуске в режиме external mode. Это полезно для немедленной проверки настроенных коэффициентов ПИД. В любой момент во время симуляции можно изменить параметры, начать эксперимент снова и подтолкнуть новые настроенные усиления к блоку PID. Затем можно продолжить запуск модели и наблюдать за поведением своего объекта.

При нажатии этой кнопки блок создает структуру в MATLAB^® рабочая область, содержащая результаты эксперимента и настройки. Эта структура, OnlinePIDTuningResult, содержит следующие поля:

Можно экспортировать в рабочее пространство MATLAB во время выполнения симуляции, в том числе при запуске во режиме external mode.