今天我要介绍的是客座博主Arkadiy Turevskiy来共享R2009b中的一些新特性PID控制器块在万博1manbetx还有一个新的PID整定方法在万博1manbetxSimulink控制设计．

PID (Proportional-Integral-Derivative)控制看起来很简单：你只需要找到三个数字：比例增益、积分增益和微分增益。很多PID调节规则都存在，你只需要选择一个并按下计算器上的按钮。很简单，对吧？不幸的是，故事比这要复杂。流行的PID调节方法是有限制的。例如，在最流行的方法之一-齐格勒-尼科尔斯-你需要一个稳定的，一阶加死时间线性时不变（LTI）设备模型。即使您的模型属于该类型，该方法也不支持整定积分或比例-微分控制器，对于其支持的PID控制器类型，它只提供一个答案，无法轻松微调设计。此外，整定不是唯一的挑战。实际PID实施还需要考虑der存在诸如输出饱和、积分器结束和离散时间实现等问题。万博1manbetx

在R2009b中，我们在Simulink中发布了新的模块，在Simuli万博1manbetxnk控制设计中发布了新的PID调整方法，共同解决了这些挑战。为了了解这是如何工作的，让我们考虑一个为直流电机设计PID控制器的例子。闭环系统的模型采用了新的PID控制器块。这个块产生一个电压信号驱动直流电机跟踪所需的轴转速。除了电压，直流电动机子系统将转矩扰动作为输入，使我们能够模拟控制器抑制扰动的效果。我们还在速度测量中模拟了传感器噪声。

PID控制器是一个离散时间控制器，运行时间为0.02秒（红色表示模型中的采样时间）。现在让我们看一下PID控制器块的对话框。在对话框的上半部分，我们指定了PID控制器的基本配置：类型（PID、PI、PD、P或I）、时域、积分方法和采样时间。在下半部分中，我们指定了PID控制器形式和增益（以默认值显示）。块文档提供有关块及其所有参数的详细信息。

PID调优

我们的第一项任务是调整PID控制器。按下PID控制器块对话框中的“调整…”按钮，我们启动PID调谐器，该调谐器在默认工作点对模型进行线性化，并自动确定PID控制器增益，以基于线性化的电厂模型实现合理的性能和鲁棒性。

灰色的线显示了当前在块对话框中定义的增益值的系统阶跃响应，蓝色的线显示了PID调谐器提出的增益值的系统响应。我们可以简单地接受建议的设计，然后运行闭环Simulink模型来检查结果。万博1manbetx在模拟中，我们命令在1秒时从0转到2转，在7秒时从1转到-2转。结果表明，跟踪良好，零稳态误差，快速上升时间，低超调量，良好的扭矩干扰抑制(扭矩干扰建模为在5秒内从0到0.2牛顿米的阶跃变化)。我们刚才使用的整定算法适用于任何类型的植物模型，整定PID Controller块中指定的所有形式的PID控制器，并在整定过程中考虑采样效果。

如果系统响应不符合我们的要求，我们可以通过在PID调谐器GUI的底部的滑块更快或更慢地使控制器进行交互式或更慢的控制器进一步微调设计。

积分器Anti-Windup保护

我们现在运行一个不同的场景，假设没有转矩干扰，并且假设供给直流电机的电压幅值不能超过10伏，以防止电机过热。我们使用PID控制器块对话框的“PID Advanced”选项卡来指定这些饱和限值。

我们看到，在1秒的第一步变化时，来自控制器的电压信号在10伏时饱和。当所需速度在7秒时下降，电压不会立即下降，并在10伏下保持约2秒。这是PID控制器中积分器上紧的结果，这导致跟踪速度指令时出现意外延迟。可通过在“PID控制器块”对话框中启用“积分器抗饱和”来修复。在启用积分器防饱和功能的情况下重新运行模拟，我们发现控制器仍然无法达到2 rpm的指令速度值–它只是没有足够的权限，但当速度被指令为-2 rpm时，控制器会快速响应请求速度的变化。

正如我们所看到的，新的PID调整方法和新的PID控制器块帮助我们快速调整我们的PID控制器，并创建一个离散时间设计，解决输出饱和和积分器上卷问题。

现在轮到你了

你用PID控制吗？你是怎么结束的？留下这里的评论并告诉我们如何调整控制器增益。