与PI控制器设计串级控制系统
这个例子展示了如何设计一个串级控制回路使用pidtune命令两个PI控制器。
介绍串级控制
串级控制主要用于实现快速之前拒绝干扰传播到其他地区的工厂。最简单的串级控制系统包括两个控制回路(内部和外部)如下框图所示。
控制器C1外层循环的主控制器调节的主要控制变量日元通过设置严格的内部循环。控制器C2内循环是二级控制器拒绝干扰d2之前在当地传播P1。串级控制系统正常运行,内循环比外层循环必须响应更快。
在本例中,您将与PI控制器设计一个单回路控制系统和串级控制系统有两个PI控制器。比较了两种控制系统的响应都参考跟踪和干扰抑制。
植物
在这个例子中,内循环植物P2
外循环植物P1
P2 = zpk ([]、2、3);P1 = zpk ([] (1 1 1) 10);
设计一个单回路控制系统的PI控制器
使用pidtune命令设计PI控制器标准形式为整个植物模型P = P1 * P2。
所需的开环带宽0.2 rad / s,它大致对应于10秒的响应时间。
%植物模型P = P1 * P2P = P1 * P2;%使用PID或PIDSTD对象来定义所需的控制器结构C = pidstd (1,1);%调整PI控制器为目标带宽为0.2 rad / sC = pidtune (P C 0.2);C
C = 1 1 Kp * (1 + * - - - - - - - - - - -) Ti年代Kp = 0.0119, Ti = 0.849连续时间比例积分控制器的标准形式
与两个PI控制器设计一个串级控制系统
最佳实践是内循环控制器设计C2然后设计外回路控制器C1内循环封闭。在这个例子中,内环路带宽选择2 rad / s,这是十倍高于外层循环所需的带宽。为了有一个有效的串级控制系统,至关重要的是,内循环响应比外循环快得多。
优化内部循环控制器C2与开环带宽2 rad / s。
C2 = pidtune (P2, pidstd (1, 1), 2);C2
C2 = 1 1 Kp * (1 + * - - - - - - - - - - -) Ti年代Kp = 0.244, Ti = 0.134连续时间比例积分控制器的标准形式
调优和控制器C1单回路系统相同的带宽。
%内循环系统控制回路时先关闭clsys =反馈(P2 * C2, 1);%的植物被外回路控制器C1 clsys * P1C1 = pidtune (clsys * P1, pidstd (1, 1), 0.2);C1
C1 = 1 1 Kp * (1 + * - - - - - - - - - - -) Ti年代Kp = 0.015, Ti = 0.716连续时间比例积分控制器的标准形式
性能比较
首先,情节一步参考跟踪控制系统的响应。
%单回路系统供参考跟踪sys1 =反馈(P * C, 1);sys1。Name =单回路的;%串级系统跟踪供参考sys2 =反馈(clsys * P1 * C1, 1);sys2。Name =“级联”;%绘制阶跃响应图;步骤(sys1,“r”sys2,“b”)传说(“显示”,“位置”,“东南”)标题(“参考跟踪”)
其次,画出一步干扰排斥反应的d2控制系统。
%拒绝d2单回路系统sysd1 =反馈(P1, P2 * C);sysd1。Name =单回路的;%为拒绝d2级联系统sysd2 = P1 / (1 + P2 * C2 + P2 * * C1 * C2);sysd2。Name =“级联”;%绘制阶跃响应图;步骤(sysd1,“r”sysd2,“b”)传说(“显示”)标题(“抗干扰”)
从两个响应图可以得出结论,串级控制系统执行更好的在拒绝干扰d2调定点跟踪性能几乎是相同的。
