Документация

Проект начальные ПИ-контроллеры

Загрузка Simulink^® модель, которая содержит блок ПИД-регулятора.

open_system('singlePIloop')

Объект в этом примере является:

Модель также включает опорный сигнал и шаговое нарушение порядка на входе объекта управления. Отслеживание уставки является ответом на y на опорный сигнал, r. Подавление помех является мерой подавления в y инъекционного нарушения порядка, d. Когда вы используете PID Tuner для настройки контроллера, можно настроить проект, чтобы благоприятствовать отслеживанию ссылок или подавления помех, как того требует ваше приложение.

Спроектируйте начальный контроллер для объекта. Для этого дважды кликните блок ПИД-регулятора, чтобы открыть диалоговое окно Параметров блоков и нажатия кнопки Tune. PID Tuner откроется и автоматически вычисляет первоначальный проект контроллера.

Контроллер в модели Simulink сконфигурирован как контроллер ПИ-типа. Поэтому начальный контроллер, разработанный PID Tuner, также имеет ПИ-тип.

Добавьте переходного процесса из входа подавления помех. Выберите Add Plot > Input Disturbance Rejection.

PID Tuner мозаику график подавления помех один за другим с графиком отслеживания уставки.

По умолчанию для заданных полосы пропускания и запаса по фазе PID Tuner настраивает контроллер, чтобы достичь баланса между отслеживанием уставки и подавлением помех. В этом случае контроллер приводит к некоторому перерегулированию в отклике отслеживания уставки. Контроллер также подавляет вход нарушения порядка с большего времени урегулирования, чем отслеживание уставки, после начального пика.

Щелкните, чтобы обновить модель Simulink с помощью этого первоначального проекта контроллера. Это также обновляет графики Block Response в PID Tuner, так что при изменении проектирования контроллера можно сравнить результаты с исходным дизайном.

Корректировка переходного поведения

В зависимости от вашего приложения, вы, возможно, захотите изменить баланс между отслеживанием уставки и отказом от подавления помех в пользу того или иного. Для ПИ-контроллера можно изменить этот баланс с помощью Transient Behavior ползунка. Переместите Transient behavior ползунок налево, чтобы улучшить подавление помех. Отклики с первоначальным проектом контроллера теперь отображаются как Block response (пунктирная линия).

Понижение коэффициента переходного поведения до 0,45 ускоряет подавление помех, но также увеличивает перерегулирование в отклике отслеживания уставки. 

Перемещайте Transient behavior вправо, пока перерегулирование в отклике отслеживания уставки не будет сведено к минимуму.

Увеличение коэффициента переходного поведения до 0,70 почти устраняет перерегулирование, но приводит к медленному подавлению помех. Можно попробовать переместить Transient behavior ползунок, пока не найдете подходящий баланс между отслеживанием ссылок и подавления помех для вашего приложения. Насколько ползунок влияет на баланс, зависит от модели объекта управления. Для некоторых моделей моделей объекта управления не так велик, как показано в этом примере.

Изменение ПИД синтаксиса Особого внимания

До сих пор время отклика системы управления оставалось фиксированным, в то время как вы изменили коэффициент переходного поведения. Эти операции эквивалентны фиксированию полосы пропускания и изменению целевого минимального запаса по фазе системы. Если вы хотите исправить и полосу пропускания, и целевой запас по фазе, вы все еще можете изменить баланс между отслеживанием уставки и подавлением помех. Чтобы настроить контроллер, который предпочитает подавление помех или эталонное отслеживание, вы изменяете design focus алгоритма настройки ПИДа.

Изменение особого внимания проекта PID Tuner более эффективно, чем больше настраиваемых параметров в системе управления. Поэтому он не имеет большого эффекта при использовании с ПИ-контроллером. Чтобы увидеть его эффект, измените тип контроллера на ПИД. В модели Simulink дважды кликните блок ПИД-регулятора. В диалоговом окне параметров блоков, в раскрывающемся меню Controller, выберите PID.

Нажмите Apply. Затем нажмите Tune. Это действие обновляется PID Tuner с новым проектированием контроллера, на этот раз для ПИД-регулятора. Щелкните на модель Simulink с помощью этого начального проекта ПИД-регулятора, чтобы можно было сравнить результаты при изменении особого внимания проекта.

Как и в случае ПИ, исходный проект ПИДа балансирует отслеживанием уставки и подавлением помех. В этом случае контроллер также приводит к некоторому перерегулированию в отклике отслеживания уставки и подавляет входное нарушение порядка с более длительным временем урегулирования.

Измените особое внимание проекта PID Tuner, чтобы благоприятствовать отслеживанию уставки, не меняя время отклика или коэффициент переходного поведения. Для этого нажмите Options, а в меню Focus выберите Reference tracking.

PID Tuner автоматически восстанавливает коэффициенты контроллера с особым вниманием на эффективности отслеживания уставки.

Отклики с сбалансированным контроллером теперь отображаются как Block response, и контроллер, настроенный с помощью отслеживания уставки особого внимания, является Tuned response. Графики показывают, что полученный контроллер отслеживает ссылку вход со значительно меньшим перерегулированием и более быстрым временем урегулирования, чем сбалансированное проектирование контроллера. Однако проект даёт гораздо более плохое подавление помех.

Наконец, измените особое внимание проекта, чтобы поддержать подавление помех. В Options окне, в меню Focus, выберите Input disturbance rejection.

Это проектирование контроллера приводит к улучшенному подавлению помех, но приводит к некоторому увеличению перерегулирования в отклике отслеживания уставки.

Когда вы используете опцию особого внимания проекта, можно все еще настроить Transient Behavior ползунок для дальнейшей подстройки баланса между этими двумя показателями эффективности. Используйте особое внимание проекта и ползунки вместе, чтобы достичь баланса эффективности, который наилучшим образом соответствует вашим проектным требованиям. Эффект этой подстройки на производительность системы сильно зависит от свойств вашего объекта. Для некоторых объектов перемещение Transient Behavior ползунка или изменение опции Focus имеет небольшой эффект или нет.

Чтобы получить независимое управление отслеживанием и подавлением помех уставки, можно использовать контроллер с двумя степенями свободы, PID Controller (2DOF), вместо единственного контроллера степени свободы.