主要内容

从响应数据交互式估计工厂参数

这个例子展示了如何使用PID调谐器拟合一个线性模型来测量SISO响应数据。

如果您有系统识别工具箱™软件，则可以使用PID调谐器根据从系统测量的时域响应数据估计线性植物模型的参数。PID调谐器然后根据得到的估计模型调整PID控制器。PID调谐器为您提供几种技术，以图形化、手动或自动地调整估计模型以匹配响应数据。这个例子说明了其中的一些技术。

在本例中，您将测量的响应数据从数据文件加载到MATLAB中®工作区将工厂表示为线性时不变模型．有关从Simulink生成模拟数据的信息万博1manbetx®模型中,看到交互式估计植物从测量或模拟响应数据(万博1manbetxSimulink控制设计)．

导入响应数据进行识别

  1. 开放PID调谐器并将测量的响应数据加载到MATLAB工作空间中。

    pidTuner (tf (1),“π”)加载PIDPlantMeasuredIOData

    当您导入响应数据时，PID调谐器假设您的测量数据代表一个工厂连接到PID控制器在一个负反馈回路。换句话说，PID调谐器假设您的系统具有以下结构。PID调谐器假设您在植物输入处注入了阶跃信号u测量系统响应y，如图所示。

    本例的示例数据文件包含三个变量，每个变量都是一个501 × 1数组。inputu单位阶跃函数注入在u获取响应数据。outputy系统的测量响应是否为y．时间向量t，运行时间从0到50秒，采样时间为0.1秒。比较inputu来t显示步骤发生在t= 5秒。

    提示

    您可以导入存储为数值数组(如本例所示)的响应数据timeseries对象，或iddata(系统识别工具箱)对象。

  2. 在PID调谐器，在植物菜单中,选择识别新植物．

  3. 在植物鉴别选项卡上,单击获取I/O数据并选择阶跃响应．此操作将打开导入步骤响应对话框。

    输入有关响应数据的信息。输出信号是测量的系统响应，outputy．输入步进信号参数化如图对话框中的图表所示。这里,输入5为出现滞后,0．1为样品时间．然后,单击进口．

    的植物鉴别图显示响应数据和初始估计植物的响应。

数据进行预处理

根据响应数据的质量和特征，您可能希望对数据执行一些预处理，以改进估计的工厂结果。PID调谐器提供多个用于预处理响应数据的选项，例如删除偏移量、过滤或提取数据的子集。在本例中，响应数据具有偏移量。去除数据偏移对良好的识别结果至关重要。使用进行预处理菜单来这样做。(有关其他数据预处理选项的信息，请参见数据进行预处理．)

  1. 在植物鉴别选项卡上,单击进行预处理并选择删除抵消．的删除抵消选项卡打开，显示响应数据的时间图和相应的输入信号。

  2. 选择从信号中移除偏移量然后选择响应，产量(y)．在要移除的偏移量文本框中，指定值2．也可以选择信号初值或信号均值，或输入数值。绘图会更新一条附加的轨迹，显示应用偏移量后的信号。

  3. 点击应用以保存对信号的更改。点击关闭移除偏移量回到植物鉴别选项卡。

    PID调谐器自动调整植物参数，根据预处理的响应信号为植物创建一个新的初始猜测。

调整工厂结构和参数

PID调谐器允许您指定一个工厂结构，例如一个极，欠阻尼的一对,或状态空间模型．在结构菜单，选择最符合你的反应的植物结构。您还可以向您的设备添加传输延迟、零或积分器。对于本例，单极结构给出了定性正确的响应。您可以进一步调整设备结构和参数值，以使估计的系统响应与测量的响应数据更好地匹配。

PID调谐器给你几种方法来调整工厂参数:

  • 通过在图上拖动调节器，以图形方式调整估计系统的响应。在本例中，拖动红色x调整估计的植物时间常数。PID调谐器重新计算系统参数。当您更改估计的系统响应时，很明显，在步进输入的应用之间有一些时间延迟t= 5s，以及系统对该步进输入的响应。

    要将运输延迟添加到估计的工厂模型中，请使用植物的结构部分,检查延迟．图上出现一条垂直线，表示延迟的当前值。向左或向右拖动该线可更改延迟，并通过拖动红色对系统响应进行进一步调整x．

  • 调整系统参数数值，如增益、时间常数、时延等。单击，调整系统参数的数值编辑参数．

    假设您从一个独立的测量中知道系统中的传输延迟是1.5秒。在设备参数对话框中，输入1.5 forτ．检查修复修复参数值。当你检查时修复对于一个参数，对估计的工厂模型的图形化或自动调整都不会影响该参数值。

  • 自动优化系统参数以匹配测量的响应数据。点击汽车估计使用当前值作为初始猜测来更新估计的系统参数。

您可以使用这些方法中的任何一种继续迭代，以调整设备结构和参数值，直到估计系统的响应与测量的响应充分匹配为止。

保存设备和整定PID控制器

当你满意时，点击应用．这样做可以节省估计的植物，Plant1，到PID调谐器工作区。PID调谐器自动设计PI控制器Plant1而且，在步骤图:参考跟踪，显示一个新的闭环响应。的设备列表表格反映了Plant1为当前控制器设计选择。

提示

方法中存储的变量PID调谐器工作区，查看设备列表．

您现在可以使用PID调谐器为估计的工厂改进控制器设计和检查调优系统响应的工具。

中导出已标识的植物PID调谐器工作空间到MATLAB工作空间进行进一步分析。在PID调谐器选项卡上,单击出口．检查要导出到MATLAB工作区的植物模型。对于本例，导出Plant1，即您从响应数据中识别出的工厂。也可以导出整定后的PID控制器。点击好吧．您选择的模型被保存到MATLAB工作区。

已识别的工厂模型被保存为已识别的LTI模型，例如idproc(系统识别工具箱)或中的难点(系统识别工具箱)．

提示

或者，右键单击数据浏览器选择它进行调优或将其导出到MATLAB工作区。

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