Arkadiy Turevskiy, MathWorks
为Simulink中建模的DC电机设计PID控制器万博1manbetx®.使用PID控制器块创建闭环系统,然后使用PID调谐器调整PID控制器块的增益。
在这个演示中,您将看到如何在Simulink中快速调优已规划模型的PID控制器。万博1manbetx
在这种特殊情况下,我们模拟直流电机。在这个方块对话框是定义电机行为的参数:阻尼,惯性,反电动势,电阻和电感。
我们看到了Simscape和Simutronics模块。我们用这个模型作发动机。我们将不设计将控制电机轴的转速的数字控制系统。控制器将计算期望速度和被测速度之间的误差信号,并使用我们的信号来计算向电机发出指令的电压要求。
注意,我们在测量通道中建模传感器噪声,因为我们的控制系统是数字的,他们也在建模一个A到D转换器是0.02秒的采样时间,整个区块使用零阶。
您现在需要添加补偿器。为此,我们转到Simulink Libra万博1manbetxry浏览器并仅创建子库。采用离散PID控制器块并将其添加到我们的模型中。让我们现在将此块连接到我们的其余部分并打开块对话框。
在这里,我们可以指定我们要使用的控制器类型:PID,PI,PD,比例或简单的积分。我们将在PID留下这一点。我们可以指定采样时间。在这种情况下,我们将使用与我们在我们的A到D转换器中使用的相同。如果您知道PID控制器的收益,我们可以在此输入它们。在这种情况下,我们不知道增益应该是什么,因此让我们应用采样时间更改,并尝试将模拟运行为默认增益值。让我们还向我们的范围添加电压。
运行模拟,我们看到我们的控制系统并没有做得那么好。蓝线表示期望的速度,红线表示实际测量的速度。正如我们看到的,我们的控制系统跟踪得不是很好。让我们试着提高它的性能。为此,我们将回到块对话框并按下Tune按钮。
此启动已将调谐器配对,该调谐器线性化计划,计算PID增益,并打开图形用户界面。在图形用户界面中,我们看到两行。虚线显示了我们系统的闭环步骤响应,用于当前增益值。并且实线显示了计算增益值的相同响应。
因此,让我们只接受为我们计算它的收益。当我们这样做时,我们看到我们的块参数,PID增益,更新。让我们按确定,回到我们的模拟,并重新运行它。正如我们所看到的,我们确实提高了我们控制系统的表现。它现在以零稳态错误很好地跟踪。它相对较快,过度相对较少。
如果你想提高我们控制系统的性能,我们可以回到PID调谐器图形用户界面,例如,如果你想的话,试着把超调值降低一点。或者,如果你想要更快的响应,我们可以尝试使用滑块将它移到右边,使系统响应更快。
例如,让我们试试这个设计。现在我们回到我们的模型,用这个设计运行模拟。我们看到,我们确实得到了更快的响应,但在更大的噪声和更高的电压要求信号,所以我们可能牺牲驱动器的寿命,以实现更快的响应。
现在,这是一个权衡,您可以作为一个工程师决定,但您现在拥有此工具,您可以随意使用,使其能够快速设计和调整在Simulink中建模的计划的PID控制器。万博1manbetx这结论了演示。
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