ПИД и I-PD контроллеры используются, чтобы уменьшить влияние изменений в опорном сигнале на сигнал управления. Эти контроллеры являются вариантами 2DOF ПИД-регулятора.
Общая формула 2DOF ПИД-регулятора параллельной формы:
Здесь r и y являются ссылкой входом и измеренным выходом, соответственно. u - контроллер выход, также называемый control signal. P, I и D задают пропорциональное, интегральное и производное усиления, соответственно. N задает производный коэффициент фильтра. b и c задают веса уставок для пропорционального и производного компонентов, соответственно. Для 1DOF ПИД-регулятора b и c равны 1.
Если r не скользит или прерывистый, производные и пропорциональные компоненты могут вносить большие всплески или смещения в u, что может быть недопустимо. Для примера шаговый вход может привести к большому всплеску u из-за производного компонента. Для привода мотора такой агрессивный сигнал управления может повредить двигатель.
Чтобы уменьшить влияние r на u, установите b или c, или оба, равными 0. Используйте одну из следующих форм, основанных на весе уставки:
ПИД (b = 1 и c = 0) - Производный компонент не распространяет непосредственно изменения в r на u, в то время как пропорциональный компонент делает. Однако производный компонент, который оказывает большее влияние, подавляется. Также упоминается как derivative of output controller.
Общая формула для этой формы контроллера:
I-PD (b = 0 и c = 0) - пропорциональные и производные компоненты не распространяют непосредственно изменения в r на u.
Общая формула для этой формы контроллера:
На следующем графике показаны u для различных форм ПИД для ссылки на шаг. ПИД-регулятор 1DOF приводит к большому всплеску, когда ссылка изменяется с 0 на 1. Форма PI-D приводит к меньшему переходу. Напротив, форма I-PD не так сильно реагирует на изменение r.
Можно настроить P, I, D и N коэффициенты PI-D или I-PD контроллера, чтобы достичь желаемого подавления помех и отслеживания уставки.
Чтобы задать ПИД или I-PD Controller с помощью блоков PID Controller (2DOF) или Discrete PID Controller (2DOF), откройте диалоговое окно блока. В Controller меню выберите PID.
Для ПИД-регулятора введите 1 в Setpoint weight (b) поле и 0 в Setpoint weight (c) поле.
Для контроллера I-PD введите 0 в Setpoint weight (b) поле и 0 в Setpoint weight (c) поле.
Для примера, который демонстрирует формы PI-D и I-PD контроллеров, введите ex_scd_pid2dof_setpoint_based_controllers. Это открывает модель, которая сравнивает эффективность 1DOF PID, ПИД и I-PD контроллера.
Можно использовать PID Tuner для автоматической настройки PI-D и I-PD контроллеров при сохранении фиксированных значений b и c. Для этого:
В модели откройте блок. В диалоговом окне блока, в меню Controller, выберите PID.
Нажмите Tune. PID Tuner откроется.
В PID Tuner, в Type меню, выберите PI-DF или I-PDF. PID Tuner восстанавливает коэффициент усиления контроллера, фиксируя b = 1 и c = 0 для ПИД и b = 0 и c = 0 для I-PD.
Теперь можно анализировать отклики системы, как описано в Analyze Проекта в PID Tuner.
Discrete PID Controller (2DOF) | PID Controller (2DOF)
