pid2

Создайте ПИД-регулятор 2-DOF в параллельной форме, преобразуйте в параллельную форму ПИД-регулятор 2-DOF

Синтаксис

C2 = pid2(Kp,Ki,Kd,Tf,b,c) C2 = pid2(Kp,Ki,Kd,Tf,b,c,Ts) C2 = pid2(sys) C2 = pid2(___,Name,Value)

Описание

pid2 объекты контроллера представляют две степени свободы (2-DOF) ПИД-регуляторы в параллельной форме. Использование pid2 любой, чтобы создать a pid2 объект контроллера от известных коэффициентов или преобразовывать модель динамической системы в a pid2 объект.

Две степени свободы (2-DOF) ПИД-регуляторы включают взвешивание заданного значения на пропорциональных и производных терминах. ПИД-регулятор с 2 степенями свободы может достигнуть быстрого подавления помех без значительного увеличения перерегулирования в отслеживании заданного значения. ПИД-регуляторы 2-DOF также полезны, чтобы смягчить влияние изменений в опорном сигнале на управляющем сигнале. Следующий рисунок показывает типичную архитектуру управления с помощью ПИД-регулятора 2-DOF.

C2 = pid2(Kp,Ki,Kd,Tf,b,c) создает непрерывное время ПИД-регулятор 2-DOF с пропорциональным, интегралом, и производная получает Kp, Ki, и Kd и производная первого порядка фильтрует постоянную времени Tf. У контроллера также есть заданное значение, взвешивающее b на пропорциональном термине и заданном значении, взвешивающем c на производном термине. Отношением между контроллером выход 2-DOF (u) и его двумя входными параметрами (r и y) дают:

$u = K_{p} (b r - y) + \frac{K_{i}}{s} (r - y) + \frac{K_{d} s}{T_{f} s + 1} (c r - y) .$

Это представление находится в parallel form. Если все коэффициенты с действительным знаком, то получившийся C2 isa pid2 объект контроллера. Если один или несколько из этих коэффициентов является настраиваемым (realp или genmat), затем C2 настраиваемое обобщенное пространство состояний (genss) объект модели.

C2 = pid2(Kp,Ki,Kd,Tf,b,c,Ts) создает дискретное время ПИД-регулятор 2-DOF с шагом расчета Ts. Отношением между контроллером выход и входными параметрами дают:

$u = K_{p} (b r - y) + K_{i} I F (z) (r - y) + \frac{K_{d}}{T_{f} + D F (z)} (c r - y) .$

IF (z) и DF (z) является discrete integrator formulas для интегратора и производного фильтра. По умолчанию,

$I F (z) = D F (z) = \frac{T_{s}}{z - 1} .$

Чтобы выбрать различные дискретные формулы интегратора, используйте IFormula и DFormula свойства. (См. Свойства для получения дополнительной информации). Если DFormula = 'ForwardEuler' (значение по умолчанию) и Tf ≠ 0, затем Ts и Tf должен удовлетворить Tf > Ts/2. Это требование гарантирует устойчивый производный полюс фильтра.

C2 = pid2(sys) преобразует динамическую систему sys к параллельной форме pid2 объект контроллера.

C2 = pid2(___,Name,Value) задает дополнительные свойства как разделенные запятой пары Name,Value аргументы.

Входные параметры

`Kp`	Пропорциональная составляющая. `Kp` может быть: Действительное и конечное значение. Массив действительных и конечных значений. Настраиваемый параметр (`realp`) или обобщенная матрица (`genmat`). Настраиваемая поверхность для запланированной на усиление настройки, созданного использования `tunableSurface`. Когда `Kp` = 0, у контроллера нет пропорционального действия. Значение по умолчанию: 1
`Ki`	Интегральная составляющая. `Ki` может быть: Действительное и конечное значение. Массив действительных и конечных значений. Настраиваемый параметр (`realp`) или обобщенная матрица (`genmat`). Настраиваемая поверхность для запланированной на усиление настройки, созданного использования `tunableSurface`. Когда `Ki` = 0, у контроллера нет интегрального действия. Значение по умолчанию: 0
`Kd`	Производное усиление. `Kd` может быть: Действительное и конечное значение. Массив действительных и конечных значений. Настраиваемый параметр (`realp`) или обобщенная матрица (`genmat`). Настраиваемая поверхность для запланированной на усиление настройки, созданного использования `tunableSurface`. Когда `Kd` = 0, у контроллера нет производного действия. Значение по умолчанию: 0
`Tf`	Постоянная времени производного фильтра первого порядка. `Tf` может быть: Действительное, конечное, и неотрицательное значение. Массив действительных, конечных, и неотрицательных значений. Настраиваемый параметр (`realp`) или обобщенная матрица (`genmat`). Настраиваемая поверхность для запланированной на усиление настройки, созданного использования `tunableSurface`. Когда `Tf` = 0, у контроллера нет фильтра на производном действии. Значение по умолчанию: 0
`b`	Взвешивание заданного значения на пропорциональном термине. `b` может быть: Действительное, неотрицательное, и конечное значение. Массив действительных, неотрицательных, конечных значений. Настраиваемый параметр (`realp`) или обобщенная матрица (`genmat`). Настраиваемая поверхность для запланированной на усиление настройки, созданного использования `tunableSurface`. Когда `b` = 0, изменения в заданном значении не питаются непосредственно в пропорциональный термин. Значение по умолчанию: 1
`c`	Взвешивание заданного значения на производном термине. `c` может быть: Действительное, неотрицательное, и конечное значение. Массив действительных, неотрицательных, конечных значений. Настраиваемый параметр (`realp`) или обобщенная матрица (`genmat`). Настраиваемая поверхность для запланированной на усиление настройки, созданного использования `tunableSurface`. Когда `c` = 0, изменения в заданном значении не питаются непосредственно в производный термин. Значение по умолчанию: 1
`Ts`	Размер шага. Создать дискретное время `pid2` контроллер, введите положительное вещественное значение ( `Ts > 0`). `pid2` не поддерживает контроллеры дискретного времени с незаданным шагом расчета ( `Ts = -1`). `Ts` должно быть скалярное значение. В массиве `pid2` контроллеры, у каждого контроллера должен быть тот же `Ts`. Значение по умолчанию: 0 (непрерывное время)
`sys`	Динамическая система SISO, чтобы преобразовать в параллель `pid2` форма. `sys` должен быть 2D вход, система с одним выходом. `sys` должен представлять допустимый ПИД-регулятор 2-DOF, который может быть написан в параллельной форме с `Tf` ≥ 0. `sys` может также быть массив динамических систем SISO.

Аргументы name-value

Задайте дополнительные разделенные запятой пары Name,Value аргументы. Name имя аргумента и Value соответствующее значение. Name должен появиться в кавычках. Вы можете задать несколько аргументов в виде пар имен и значений в любом порядке, например: Name1, Value1, ..., NameN, ValueN.

Используйте Name,Value синтаксис, чтобы установить формулы численного интегрирования IFormula и DFormula из дискретного времени pid2 контроллер, или установить другие свойства объектов, такие как InputName и OutputName. Для получения информации о доступных свойствах pid2 диспетчер возражает, смотрите Свойства.

Выходные аргументы

C2

ПИД-регулятор 2-DOF, возвращенный как a pid2 объект контроллера, массив pid2 диспетчер возражает, a genss объект или a genss массив.

Если все коэффициенты имеют скалярные числовые значения, то C2 isa pid2 объект контроллера.
Если один или несколько коэффициентов являются числовым массивом, C2 массив pid2 диспетчер возражает. Тип контроллера (такой как PI, ПИД или PDF) зависит от значений усилений. Например, когда Kd = 0, но Kp и Ki являются ненулевыми, C2 ПИ-контроллер.
Если один или несколько коэффициентов являются настраиваемым параметром (realp), обобщенная матрица (genmat), или настраиваемая поверхность усиления (tunableSurface), затем C2 обобщенная модель в пространстве состояний (genss).

Свойства

`b, c`	Веса заданного значения на пропорциональных и производных терминах, соответственно. `b` и `c` значения действительны, конечны, и положительны. Когда вы используете `pid2` команда, чтобы создать ПИД-регулятор 2-DOF, `b`, и `c` входные параметры, соответственно, устанавливают начальные значения этих свойств.
`Kp, Ki, Kd`	Усиления ПИД-регулятора. Пропорциональный, интеграл и производные усиления, соответственно. `Kp`, `Ki`, и `Kd` значения действительны и конечны. Когда вы используете `pid2` команда, чтобы создать ПИД-регулятор 2-DOF, `Kp`, `Ki`, и `Kd` входные параметры, соответственно, устанавливают начальные значения этих свойств.
`Tf`	Производная постоянная времени фильтра. `Tf` свойство хранит производную постоянную времени фильтра `pid2` объект контроллера. `Tf` действительно, конечен, и больше, чем или равен нулю. Когда вы создаете ПИД-регулятор 2-DOF с помощью `pid2` команда, `Tf` входной параметр устанавливает начальное значение этого свойства.
`IFormula`	Дискретная формула интегратора IF (z) для интегратора дискретного времени `pid2` контроллер `C2`. Отношение между входными параметрами и выходом `C2` дают: $u = K_{p} (b r - y) + K_{i} I F (z) (r - y) + \frac{K_{d}}{T_{f} + D F (z)} (c r - y) .$ `IFormula` может принять следующие значения: `'ForwardEuler'` — IF (z) = $\frac{T_{s}}{z - 1} .$ Эта формула является лучшей в течение времени небольшой выборки, где предел Найквиста является большим по сравнению с полосой пропускания контроллера. Для большего шага расчета, `ForwardEuler` формула может привести к нестабильности, дискретизировав систему, которая устойчива в непрерывное время. `'BackwardEuler'` — IF (z) = $\frac{T_{s} z}{z - 1} .$ Преимущество `BackwardEuler` формула - то, что дискретизация устойчивой системы непрерывного времени с помощью этой формулы всегда приводит к устойчивому результату дискретного времени. `'Trapezoidal'` — IF (z) = $\frac{T_{s}}{2} \frac{z + 1}{z - 1} .$ Преимущество `Trapezoidal` формула - то, что дискретизация устойчивой системы непрерывного времени с помощью этой формулы всегда приводит к устойчивому результату дискретного времени. Из всех доступных формул интегрирования, `Trapezoidal` формула дает к самому близкому соответствию между свойствами частотного диапазона дискретизированной системы и соответствующей системы непрерывного времени. Когда `C2` контроллер непрерывного времени, `IFormula` `''`. Значение по умолчанию: `'ForwardEuler'`
`DFormula`	Дискретная формула интегратора DF (z) для производного фильтра дискретного времени `pid2` контроллер `C2`. Отношение между входными параметрами и выходом `C2` дают: $u = K_{p} (b r - y) + K_{i} I F (z) (r - y) + \frac{K_{d}}{T_{f} + D F (z)} (c r - y) .$ `DFormula` может принять следующие значения: `'ForwardEuler'` — DF (z) = $\frac{T_{s}}{z - 1} .$ Эта формула является лучшей в течение времени небольшой выборки, где предел Найквиста является большим по сравнению с полосой пропускания контроллера. Для большего шага расчета, `ForwardEuler` формула может привести к нестабильности, дискретизировав систему, которая устойчива в непрерывное время. `'BackwardEuler'` — DF (z) = $\frac{T_{s} z}{z - 1} .$ Преимущество `BackwardEuler` формула - то, что дискретизация устойчивой системы непрерывного времени с помощью этой формулы всегда приводит к устойчивому результату дискретного времени. `'Trapezoidal'` — DF (z) = $\frac{T_{s}}{2} \frac{z + 1}{z - 1} .$ Преимущество `Trapezoidal` формула - то, что дискретизация устойчивой системы непрерывного времени с помощью этой формулы всегда приводит к устойчивому результату дискретного времени. Из всех доступных формул интегрирования, `Trapezoidal` формула дает к самому близкому соответствию между свойствами частотного диапазона дискретизированной системы и соответствующей системы непрерывного времени. `Trapezoidal` значение для `DFormula` не доступно для a `pid2` контроллер без производного фильтра (`Tf = 0`). Когда `C2` контроллер непрерывного времени, `DFormula` `''`. Значение по умолчанию: `'ForwardEuler'`
`InputDelay`	Задержка в системе вводится. `InputDelay` всегда 0 для a `pid2` объект контроллера.
`OutputDelay`	Задержка в системе Выход. `OutputDelay` всегда 0 для a `pid2` объект контроллера.
`Ts`	Размер шага. Для моделей непрерывного времени, `Ts = 0`. Для моделей дискретного времени, `Ts` положительная скалярная величина, представляющая период выборки. Это значение описывается в модуле, заданном `TimeUnit` свойство модели. Модели ПИД-регулятора не поддерживают незаданный шаг расчета (`Ts = -1`). Изменение этого свойства не дискретизирует или передискретизирует модель. Использование `c2d` и `d2c` преобразовывать между непрерывным - и представлениями дискретного времени. Использование `d2d` изменить шаг расчета системы дискретного времени. Значение по умолчанию: `0` (непрерывное время)
`TimeUnit`	Модули для переменной времени, шаг расчета `Ts`, и любые задержки модели в виде одного из следующих значений: `'nanoseconds'` `'microseconds'` `'milliseconds'` `'seconds'` `'minutes'` `'hours'` `'days'` `'weeks'` `'months'` `'years'` Изменение этого свойства не оказывает влияния на другие свойства, и поэтому изменяет полное поведение системы. Использование `chgTimeUnit` преобразовывать между единицами измерения времени, не изменяя поведение системы. Значение по умолчанию: `'seconds'`
`InputName`	Введите название канала в виде вектора символов или 2 1 массив ячеек из символьных векторов. Используйте это свойство назвать входные каналы моделей контроллеров. Например, присвойте имена `setpoint` и `measurement` к входным параметрам модели `C` ПИД-регулятора 2-DOF можно следующим образом. C.InputName = {'setpoint';'measurement'}; В качестве альтернативы используйте автоматическое векторное расширение, чтобы присвоить оба входных имени. Например: C.InputName = 'C-input'; Входные имена автоматически расширяются до `{'C-input(1)';'C-input(2)'}`. Можно использовать краткое обозначение `u` относиться к `InputName` свойство. Например, `C.u` эквивалентно `C.InputName`. Входные названия канала имеют несколько использования, включая: Идентификация каналов на отображении модели и графиках Определение точек контакта, когда взаимосвязанные модели Значение по умолчанию: `{'';''}`
`InputUnit`	Введите модули канала в виде 2 1 массив ячеек из символьных векторов. Используйте это свойство отследить модули входного сигнала. Например, присвойте модули `Volts` к ссылочному входу и модулям концентрации `mol/m^3` к входу измерения модели `C` ПИД-регулятора 2-DOF можно следующим образом. C.InputUnit = {'Volts';'mol/m^3'}; `InputUnit` не оказывает влияния на поведение системы. Значение по умолчанию: `{'';''}`
`InputGroup`	Введите группы канала. Это свойство не нужно для моделей ПИД-регулятора. Значение по умолчанию: `struct` без полей
`OutputName`	Выведите название канала в виде вектора символов. Используйте это свойство назвать выходной канал моделей контроллеров. Например, присвойте имя `control` к выходу моделей контроллеров `C` можно следующим образом. C.OutputName = 'control'; Можно использовать краткое обозначение `y` относиться к `OutputName` свойство. Например, `C.y` эквивалентно `C.OutputName`. Входные названия канала имеют несколько использования, включая: Идентификация каналов на отображении модели и графиках Определение точек контакта, когда взаимосвязанные модели Значение по умолчанию: Пустой символьный вектор, `''`
`OutputUnit`	Выведите модули канала в виде вектора символов. Используйте это свойство отследить модули выходного сигнала. Например, присвойте модуль `Volts` к выходу моделей контроллеров `C` можно следующим образом. C.OutputUnit = 'Volts'; `OutputUnit` не оказывает влияния на поведение системы. Значение по умолчанию: Пустой символьный вектор, `''`
`OutputGroup`	Выведите группы канала. Это свойство не нужно для моделей ПИД-регулятора. Значение по умолчанию: `struct` без полей
`Name`	Имя системы в виде вектора символов. Например, `'system_1'`. Значение по умолчанию: `''`
`Notes`	Любой текст, который вы хотите сопоставить с системой, сохраненной как строка или массив ячеек из символьных векторов. Свойство хранит, какой бы ни тип данных вы обеспечиваете. Например, если `sys1` и `sys2` модели динамической системы, можно установить их `Notes` свойства можно следующим образом: sys1.Notes = "sys1 has a string."; sys2.Notes = 'sys2 has a character vector.'; sys1.Notes sys2.Notes ans = "sys1 has a string." ans = 'sys2 has a character vector.' Значение по умолчанию: `[0×1 string]`
`UserData`	Любой тип данных вы хотите сопоставить с системой в виде любого MATLAB^® тип данных. Значение по умолчанию: `[]`
`SamplingGrid`	Выборка сетки для массивов моделей в виде структуры данных. Для массивов моделей, которые выведены путем выборки одной или нескольких независимых переменных, это дорожки свойства значения переменных, сопоставленные с каждой моделью в массиве. Эта информация появляется, когда вы отображаете или строите массив моделей. Используйте эту информацию, чтобы проследить результаты до независимых переменных. Установите имена полей структуры данных к именам переменных выборки. Установите значения полей к произведенным значениям переменных, сопоставленным с каждой моделью в массиве. Все переменные выборки должны быть числовыми и скаляр, оцененный, и все массивы произведенных значений должны совпадать с размерностями массива моделей. Например, предположите, что вы создаете 11 1 массив линейных моделей, `sysarr`, путем взятия снимков состояния линейной изменяющейся во времени системы во времена `t = 0:10`. Следующий код хранит выборки времени линейными моделями. sysarr.SamplingGrid = struct('time',0:10) Точно так же предположите, что вы создаете 6 9 массив моделей, `M`, путем независимой выборки двух переменных, `zeta` и `w`. Следующий код присоединяет `(zeta,w)` значения к `M`. [zeta,w] = ndgrid(<6 values of zeta>,<9 values of w>) M.SamplingGrid = struct('zeta',zeta,'w',w) Когда вы отображаете `M`, каждая запись в массиве включает соответствующий `zeta` и `w` значения. M M(:,:,1,1) [zeta=0.3, w=5] = 25 -------------- s^2 + 3 s + 25 M(:,:,2,1) [zeta=0.35, w=5] = 25 ---------------- s^2 + 3.5 s + 25 ... Для массивов моделей, сгенерированных путем линеаризации Simulink^® модель в нескольких значениях параметров или рабочих точках, программное обеспечение заполняет `SamplingGrid` автоматически со значениями переменных, которые соответствуют каждой записи в массиве. Например, команды Simulink Control Design™ `linearize` (Simulink Control Design) и `slLinearizer` (Simulink Control Design) заполняет `SamplingGrid` таким образом. Значение по умолчанию: `[]`

Примеры

свернуть все

2-DOF контроллер PDF

Скрипт Open Live Script

Создайте непрерывное время контроллер 2-DOF с пропорциональными и производными усилениями и фильтр на производном термине. Для этого обнулите интегральную составляющую. Установите другие усиления и постоянную времени фильтра к требуемым значениям.

Kp = 1;
Ki = 0;   % No integrator
Kd = 3;
Tf = 0.1;
b = 0.5;    % setpoint weight on proportional term
c = 0.5;    % setpoint weight on derivative term
C2 = pid2(Kp,Ki,Kd,Tf,b,c)

C2 =
 
                         s    
  u = Kp (b*r-y) + Kd -------- (c*r-y)
                       Tf*s+1 

  with Kp = 1, Kd = 3, Tf = 0.1, b = 0.5, c = 0.5
 
Continuous-time 2-DOF PDF controller in parallel form.

Отображение показывает тип контроллера, формулу и значения параметров, и проверяет, что у контроллера нет термина интегратора.

Дискретное время ПИ-контроллер 2-DOF

Скрипт Open Live Script

Создайте дискретное время ПИ-контроллер 2-DOF с помощью трапециевидной формулы дискретизации. Задайте формулу с помощью Name,Value синтаксис.

Kp = 5;
Ki = 2.4;
Kd = 0;    
Tf = 0; 
b = 0.5;   
c = 0;      
Ts = 0.1;
C2 = pid2(Kp,Ki,Kd,Tf,b,c,Ts,'IFormula','Trapezoidal')

C2 =
 
                      Ts*(z+1)
  u = Kp (b*r-y) + Ki -------- (r-y)
                      2*(z-1) 

  with Kp = 5, Ki = 2.4, b = 0.5, Ts = 0.1
 
Sample time: 0.1 seconds
Discrete-time 2-DOF PI controller in parallel form.

Установка Kd = 0 задает ПИ-контроллер без производного термина. Когда отображение показывает, значения Tf и c не используются в этом контроллере. Отображение также показывает, что трапециевидная формула используется для интегратора.

ПИД-регулятор 2-DOF с именованными входными параметрами и Выходом

Скрипт Open Live Script

Создайте ПИД-регулятор 2-DOF и установите свойства InputName динамической системы и OutputName. Именование входных параметров и выхода полезно, например, когда вы соединяете ПИД-регулятор с другими моделями динамической системы с помощью connect команда.

C2 = pid2(1,2,3,0,1,1,'InputName',{'r','y'},'OutputName','u')

C2 =
 
                       1              
  u = Kp (b*r-y) + Ki --- (r-y) + Kd*s (c*r-y)
                       s              

  with Kp = 1, Ki = 2, Kd = 3, b = 1, c = 1
 
Continuous-time 2-DOF PID controller in parallel form.

ПИД-регулятор с 2 степенями свободы имеет два входных параметров и один выход. Поэтому 'InputName' свойство является массивом, содержащим два имени, один для каждого входа. Отображение модели не показывает имена ввода и вывода для ПИД-регулятора, но можно исследовать значения свойств, чтобы видеть их. Например, проверьте входное имя контроллера.

C2.InputName

ans = 2x1 cell
    {'r'}
    {'y'}

Массив ПИД-регуляторов 2-DOF

Скрипт Open Live Script

Создайте 2 3 сетка ПИ-контроллеров 2-DOF с пропорциональной составляющей в пределах от 1–2 через строки массивов и интегральную составляющую в пределах от 5–9 через столбцы.

Чтобы создать массив ПИД-регуляторов, начните с массивов, представляющих усиления.

Kp = [1 1 1;2 2 2];
Ki = [5:2:9;5:2:9];

Когда вы передаете эти массивы pid2 команда, команда возвращает массив контроллеров.

pi_array = pid2(Kp,Ki,0,0,0.5,0,'Ts',0.1,'IFormula','BackwardEuler');
size(pi_array)

2x3 array of 2-DOF PID controller.
Each PID has 1 output and 2 inputs.

Если вы вводите скалярные значения для некоторых коэффициентов, pid2 автоматически расширяет их и присваивает то же значение всем записям в массиве. Например, в этом примере, Kd = Tf = 0, так, чтобы все записи в массиве были ПИ-контроллерами. Кроме того, все записи в массиве имеют b = 0.5.

Доступ к записям в массиве с помощью индексации массива. Для массивов динамической системы первые две размерности являются размерностями ввода-вывода модели, и остальные измерения являются измерениями массива. Поэтому следующая команда извлекает (2,3) запись в массиве.

pi23 = pi_array(:,:,2,3)

pi23 =
 
                       Ts*z 
  u = Kp (b*r-y) + Ki ------ (r-y)
                        z-1 

  with Kp = 2, Ki = 9, b = 0.5, Ts = 0.1
 
Sample time: 0.1 seconds
Discrete-time 2-DOF PI controller in parallel form.

Можно также создать массив ПИД-регуляторов с помощью stack команда.

C2 = pid2(1,5,0.1,0,0.5,0.5);         % PID controller
C2f = pid2(1,5,0.1,0.5,0.5,0.5);      % PID controller with filter
pid_array = stack(2,C2,C2f);          % stack along 2nd array dimension

Эти команды возвращаются 1 2 массив контроллеров.

size(pid_array)

1x2 array of 2-DOF PID controller.
Each PID has 1 output and 2 inputs.

Все ПИД-регуляторы в массиве должны иметь тот же шаг расчета, дискретные формулы интегратора и свойства динамической системы, такие как InputName и OutputName.

Преобразуйте ПИД-регулятор 2-DOF из стандарта, чтобы быть параллельными форме

Скрипт Open Live Script

Преобразуйте стандартную форму pidstd2 контроллер, чтобы быть параллельными форме.

Стандартная форма ПИДа описывает действия контроллера в терминах полной пропорциональной составляющей Kp, интегратор и производные постоянные времени Ti и Td, и отфильтруйте делитель N. Можно преобразовать любой контроллер стандартной формы 2-DOF, чтобы быть параллельными форме с помощью pid2 команда. Например, рассмотрите следующий контроллер стандартной формы.

Kp = 2;
Ti = 3;
Td = 4;
N = 50;
b = 0.1;
c = 0.5;
C2_std = pidstd2(Kp,Ti,Td,N,b,c)

C2_std =
 
                       1      1                      s      
  u = Kp * [(b*r-y) + ---- * --- * (r-y) + Td * ------------ * (c*r-y)]
                       Ti     s                  (Td/N)*s+1 

  with Kp = 2, Ti = 3, Td = 4, N = 50, b = 0.1, c = 0.5
 
Continuous-time 2-DOF PIDF controller in standard form

Преобразуйте этот контроллер, чтобы быть параллельными форме с помощью pid2.

C2_par = pid2(C2_std)

C2_par =
 
                       1                s    
  u = Kp (b*r-y) + Ki --- (r-y) + Kd -------- (c*r-y)
                       s              Tf*s+1 

  with Kp = 2, Ki = 0.667, Kd = 8, Tf = 0.08, b = 0.1, c = 0.5
 
Continuous-time 2-DOF PIDF controller in parallel form.

График отклика подтверждает, что две формы эквивалентны.

bodeplot(C2_par,'b-',C2_std,'r--')
legend('Parallel','Standard','Location','Southeast')

Преобразуйте динамическую систему в ПИД-регулятор Параллельной Формы

Скрипт Open Live Script

Преобразуйте динамическую систему непрерывного времени, которая представляет ПИД-регулятор, чтобы быть параллельной pid форма.

Следующая динамическая система, с интегратором и двумя нулями, эквивалентна ПИД-регулятору.

$H (s) = \frac{3 (s + 1) (s + 2)}{s} .$

Создайте zpk модель H. Затем используйте pid команда, чтобы получить H в терминах коэффициентов ПИД Kp, Ki, и Kd.

H = zpk([-1,-2],0,3);
C = pid(H)

C =
 
             1          
  Kp + Ki * --- + Kd * s
             s          

  with Kp = 9, Ki = 6, Kd = 3
 
Continuous-time PID controller in parallel form.

Преобразуйте динамическую систему в ПИД-регулятор 2-DOF Параллельной Формы

Скрипт Open Live Script

Преобразуйте динамическую систему дискретного времени, которая представляет ПИД-регулятор 2-DOF производным фильтром, чтобы быть параллельной pid2 форма.

Следующие матрицы пространства состояний представляют дискретное время ПИД-регулятор 2-DOF шагом расчета 0,1 с.

A = [1,0;0,0.99];
B = [0.1,-0.1; -0.005,0.01];
C = [3,0.2];
D = [2.6,-5.2];
Ts = 0.1;
sys = ss(A,B,C,D,Ts);

Когда вы преобразуете sys к форме ПИДа 2-DOF зависит результат, на которых дискретных формулах интегратора вы задаете для преобразования. Например, используйте значение по умолчанию, ForwardEuler, и для интегратора и для производной.

C2fe = pid2(sys)

C2fe =
 
                        Ts                   1     
  u = Kp (b*r-y) + Ki ------ (r-y) + Kd ----------- (c*r-y)
                        z-1             Tf+Ts/(z-1)

  with Kp = 5, Ki = 3, Kd = 2, Tf = 10, b = 0.5, c = 0.5, Ts = 0.1
 
Sample time: 0.1 seconds
Discrete-time 2-DOF PIDF controller in parallel form.

Теперь преобразуйте использование Trapezoidal формула.

C2trap = pid2(sys,'IFormula','Trapezoidal','DFormula','Trapezoidal')

C2trap =
 
                      Ts*(z+1)                     1         
  u = Kp (b*r-y) + Ki -------- (r-y) + Kd ------------------- (c*r-y)
                      2*(z-1)             Tf+Ts/2*(z+1)/(z-1)

  with Kp = 4.85, Ki = 3, Kd = 2, Tf = 9.95, b = 0.485, c = 0.5, Ts = 0.1
 
Sample time: 0.1 seconds
Discrete-time 2-DOF PIDF controller in parallel form.

Отображения показывают различие в получившихся содействующих значениях и функциональной форме.

Дискретизируйте непрерывное время ПИД-регулятор 2-DOF

Скрипт Open Live Script

Дискретизируйте непрерывное время ПИД-регулятор 2-DOF и задайте интегральные и производные формулы фильтра.

Создайте контроллер непрерывного времени и дискретизируйте, это с помощью метода "нулевой порядок содержит" c2d команда.

C2con = pid2(10,5,3,0.5,1,1);  % continuous-time 2-DOF PIDF controller
C2dis1 = c2d(C2con,0.1,'zoh')

C2dis1 =
 
                        Ts                   1     
  u = Kp (b*r-y) + Ki ------ (r-y) + Kd ----------- (c*r-y)
                        z-1             Tf+Ts/(z-1)

  with Kp = 10, Ki = 5, Kd = 3.31, Tf = 0.552, b = 1, c = 1, Ts = 0.1
 
Sample time: 0.1 seconds
Discrete-time 2-DOF PIDF controller in parallel form.

Отображение показывает тот c2d вычисляет новые коэффициенты ПИДа для контроллера дискретного времени.

Дискретные формулы интегратора дискретизированного контроллера зависят от c2d метод дискретизации, как описано в Советах. Для zoh метод, оба IFormula и DFormula ForwardEuler.

C2dis1.IFormula

ans = 
'ForwardEuler'

C2dis1.DFormula

ans = 
'ForwardEuler'

Если вы хотите использовать различные формулы от тех возвращенных c2d, затем можно непосредственно установить Ts, IFormula, и DFormula свойства контроллера к требуемым значениям.

C2dis2 = C2con;
C2dis2.Ts = 0.1; 
C2dis2.IFormula = 'BackwardEuler';
C2dis2.DFormula = 'BackwardEuler';

Однако эти команды не вычисляют новые коэффициенты ПИД для дискретизированного контроллера. Чтобы видеть это, исследуйте C2dis2 и сравните коэффициенты с C2con и C2dis1.

C2dis2

C2dis2 =
 
                       Ts*z                   1      
  u = Kp (b*r-y) + Ki ------ (r-y) + Kd ------------- (c*r-y)
                        z-1             Tf+Ts*z/(z-1)

  with Kp = 10, Ki = 5, Kd = 3, Tf = 0.5, b = 1, c = 1, Ts = 0.1
 
Sample time: 0.1 seconds
Discrete-time 2-DOF PIDF controller in parallel form.

Советы

Чтобы спроектировать ПИД-регулятор для конкретного объекта, использовать pidtune или pidTuner. Чтобы создать настраиваемый ПИД-регулятор 2-DOF как блок системы управления, использовать tunablePID2.
Повредить контроллер 2-DOF в два компонента элемента управления SISO, такие как контроллер обратной связи и контроллер прямого распространения, использование getComponents.
Создайте массивы pid2 диспетчер возражает:
- Определение значений массивов для одного или нескольких коэффициентов Kp, Ki, Kdtf B, и c.
- Определение массива динамических систем sys преобразовывать в pid2 диспетчер возражает.
- Используя stack создавать массивы из отдельных контроллеров или меньших массивов.
- Передача массива моделей объекта управления к pidtune.
В массиве pid2 контроллеры, у каждого контроллера должен быть тот же шаг расчета Ts и дискретные формулы интегратора IFormula и DFormula.
Чтобы создать или преобразовать в контроллер стандартной формы, использовать pidstd2. Стандартная форма описывает действия контроллера в терминах полной пропорциональной составляющей _Kp, интегральные и производные времена _Ti и _Td и делитель фильтра N. Например, отношением между входными параметрами и выходом стандартной формы непрерывного времени ПИД-регулятор 2-DOF дают:
$u = K_{p} [(b r - y) + \frac{1}{T_{i} s} (r - y) + \frac{T_{d} s}{\frac{T_{d}}{N} s + 1} (c r - y)] .$

Существует два способа дискретизировать непрерывное время pid2 контроллер:

Используйте c2d команда. c2d вычисляет новые значения параметров для дискретизированного контроллера. Дискретные формулы интегратора дискретизированного контроллера зависят от c2d метод дискретизации вы используете, как показано в следующей таблице.

`c2d` Метод дискретизации	`IFormula`	`DFormula`
`'zoh'`	`ForwardEuler`	`ForwardEuler`
`'foh'`	`Trapezoidal`	`Trapezoidal`
`'tustin'`	`Trapezoidal`	`Trapezoidal`
`'impulse'`	`ForwardEuler`	`ForwardEuler`
`'matched'`	`ForwardEuler`	`ForwardEuler`

Для получения дополнительной информации о c2d методы дискретизации, Смотрите c2d страница с описанием. Для получения дополнительной информации о IFormula и DFormula, смотрите Свойства.

Если вы требуете различных дискретных формул интегратора, можно дискретизировать контроллер непосредственно установкой Ts, IFormula, и DFormula к требуемым значениям. (См., Дискретизируют Непрерывное время ПИД-регулятор 2-DOF.) Однако этот метод не вычисляет новое усиление и постоянные значения фильтра для дискретизированного контроллера. Поэтому этот метод может дать к более плохому соответствию между непрерывным - и дискретным временем pid2 контроллеры, чем использование c2d.

Темы

Введенный в R2015b

Документация

pid2

Синтаксис

Описание

Входные параметры

Аргументы name-value

Выходные аргументы

Свойства

Примеры

2-DOF контроллер PDF

Дискретное время ПИ-контроллер 2-DOF

ПИД-регулятор 2-DOF с именованными входными параметрами и Выходом

Массив ПИД-регуляторов 2-DOF

Преобразуйте ПИД-регулятор 2-DOF из стандарта, чтобы быть параллельными форме

Преобразуйте динамическую систему в ПИД-регулятор Параллельной Формы

Преобразуйте динамическую систему в ПИД-регулятор 2-DOF Параллельной Формы

Дискретизируйте непрерывное время ПИД-регулятор 2-DOF

Советы

Смотрите также

Темы

Документация Control System Toolbox

Поддержка