В этом примере показано, как отрегулировать скорость электродвигателя с помощью двух управления ПИДом степеней свободы со взвешиванием заданного значения. Мы используем блок PID Controller (2DOF) в Simulink® как показано ниже.
Рисунок 1: модель Simulink с двумя управлением ПИДом степени свободы двигателя постоянного тока.
Чтобы открыть эту модель, введите sldemo_pid2dof в терминале MATLAB®.
Электродвигатель является управляемым арматурой двигателем постоянного тока. Элементы управления вводом напряжения скорость вала двигателя. Блок-схему двигателя показывают в рисунке 2. Двигатель испытывает крутящий момент нагрузки
(0-5 нм).
Рисунок 2: Блок-схема двигателя.
В отличие от блока PID Controller, блок PID Controller (2DOF) обеспечивает дополнительную степень свободы, чтобы позволить пользователям взвешивать заданное значение, когда это проходит через пропорциональный канал действия и канал производного действия. Смотрите ПИД-регулятор (2DOF) страница справки или введите doc('PID Controller 2DOF') в терминале MATLAB для получения дополнительной информации. Схематический из ПИД-регулятора (2DOF) появляющийся в модели показывают ниже.
Рисунок 3: представление под маской ПИД-регулятора (2DOF).
Как показано в рисунке 3, сигналом ошибки, замеченным пропорциональным действием, дают
Сигнал, замеченный производным действием,
и сигнал, замеченный интегральным действием,
В общем случае вес заданного значения c выбран, чтобы быть 0, чтобы предотвратить нежелательные переходные процессы на изменение в заданном значении, которое является эффектом, известным как производный удар. Заданное значение b влияет на эффективность перерегулирования контроллера. Обычно маленькое b значение уменьшает перерегулирование. Однако меньшие b значения могут также привести к более медленному ответу на изменения заданного значения. Для получения дополнительной информации о выборе правильных заданных значений смотрите Ссылку [1].
Когда
и
, поведение двух ПИД-регуляторов степени свободы идентично классическому ПИД-регулятору.
Когда и, поведение двух ПИД-регуляторов степени свободы идентично классическому ПИД-регулятору. Управляющий сигнал, сигнал заданного значения и ответ с обратной связью модели показывают в рисунке 4.
Рисунок 4: Управляющий сигнал, заданное значение по сравнению с измеренным выходом.
Рисунок 4 ясно показывает скачки в управляющем сигнале, которые вызываются агрессивным пропорциональным и производным ответом на изменение заданного значения. Изменение b и c весов может сделать этот ответ менее агрессивным, как показано затем.
В этом случае два ПИД-регулятора степени свободы известны как I-PD, где только я действие действует на классический сигнал ошибки и действия действия PD только на измеренном выходе.
Рисунок 5: Управляющий сигнал, заданное значение по сравнению с измеренным выходом.
Результаты симуляции ясно показывают отсутствие крупных переходных процессов в управляющем сигнале из-за внезапных изменений в заданном значении.
Смотрите Ссылку [1] для получения дополнительной информации о том, как b и c выбраны.
Блок PID Controller (2DOF) в Simulink поддерживает два управления ПИДом степени свободы. Этот блок может использоваться для отслеживания комплексных профилей заданного значения, и модерирование удара внезапного заданного значения изменяется на переходных процессах управляющего сигнала. Тюнер ПИДа Simulink® Control Design™ может использоваться, чтобы автоматически настроить все усиления (P, я, D, N, b, c) блока PID Controller (2DOF).
К. Острем, Т. Хэггланд, усовершенствованное управление ПИДом, ISA, Ресерч-Трайэнгел-Парк, NC, август 2005.
