主要内容

PID控制器整定类型

控制系统工具箱™PID调谐工具可以调谐许多PID和2自由度PID控制器类型。这个词控制器类型指哪些项出现在控制器动作中。例如，PI控制器只有一个比例项和一个积分项，而PIDF控制器包含比例项、积分项和滤波导数项。本主题总结了以下工具中可用于调谐的PID控制器的类型:

指定PID控制器类型

PID调谐工具允许您设计多种控制器类型。如何指定控制器类型取决于您正在使用的工具。

命令行调优

对于命令行调优，提供类型的参数pidtune命令。例如,C = pidtune(G，'PI')为工厂调整PI控制器G。

或者，如果您提供一个现有的控制器对象作为输入参数C0，pidtune调整相同类型和形式的新控制器。例如，假设C0是一个pid仅具有比例和导数作用的控制器对象(PD控制器)。然后,C0 pidtune (G)生成新的pid也只具有比例和派生动作的控制器对象。看到pidtune。

有关命令行调优可用的特定控制器类型的更多信息，请参阅:

PID调谐器应用

在PID调谐器App，你可以在打开应用时指定控制器类型，也可以在应用内更改控制器类型。

  • 在打开应用程序时指定类型-提供类型的参数pidTuner打开时的命令PID调谐器。例如,pidTuner (G, PIDF2)打开PID调谐器初始设计是一个2自由度PID控制器，导数项上有滤波器。

  • 使用已存在的控制器对象指定类型—提供基线控制器Cbase的参数pidTuner打开时的命令PID调谐器。PID调谐器设计相同类型的控制器Cbase。例如，假设C0是一个pid仅具有比例和导数作用的控制器对象(PD控制器)。然后,C0 pidTuner (G)打开PID调谐器初始设计是一个PD控制器。

  • 在应用程序中指定控制器类型——在PID调谐器，使用类型菜单更改控制器类型。

有关可用的特定控制器类型的详细信息，请参见PID调谐器应用:

调整PID控制器实时编辑任务

在调整PID控制器任务中指定控制器类型，使用自由度和控制器类型菜单。

有关可用的特定控制器类型的详细信息，请参见调整PID控制器任务,见:

1-DOF控制器

下表总结了所有工具可用的1自由度PID控制器类型，并提供了并联形式的代表性控制器公式。标准形式和离散时间公式是类似的。

类型 控制器操作 连续时间控制器公式(平行形式) 离散时间控制器公式(并联形式，ForwardEuler积分法)
P 比例只 Kp Kp
我 积分只

K 我 年代

K 我 T 年代 z − 1

π 比例积分

K p + K 我 年代

K p + K 我 T 年代 z − 1

PD 比例与导数

K p + K d 年代

K p + K d z − 1 T 年代

PDF 导数项上一阶滤波器的比例与导数

K p + K d 年代 T f 年代 + 1

K p + K d 1 T f + T 年代 z − 1

PID 比例，积分和导数

K p + K 我 年代 + K d 年代

K p + K 我 T 年代 z − 1 + K d z − 1 T 年代

PIDF 导数项上的一阶滤波器的比例、积分和导数

K p + K 我 年代 + K d 年代 T f 年代 + 1

K p + K 我 T 年代 z − 1 + K d 1 T f + T 年代 z − 1

二自由度控制器

整定工具可以自动设计具有自由设定点权值的二自由度PID控制器类型。下表总结了所有工具中可用的2自由度控制器类型，并提供了并联形式的代表性控制器公式。标准形式的公式是类似的。有关2-DOF PID控制器的更多信息，请参见二自由度PID控制器。

类型 控制器操作 连续时间控制器公式(平行形式) 离散时间控制器公式(并联形式，ForwardEuler积分法)
皮 二自由度比例积分

u = K p （ b r − y ） + K 我 年代 （ r − y ）

u = K p （ b r − y ） + K 我 T 年代 z − 1 （ r − y ）

PD2 2-DOF比例和导数

u = K p （ b r − y ） + K d 年代 （ c r − y ）

u = K p （ b r − y ） + K d z − 1 T 年代 （ c r − y ）

PDF2 导数项上带有一阶滤波器的二自由度比例导数

u = K p （ b r − y ） + K d 年代 T f 年代 + 1 （ c r − y ）

u = K p （ b r − y ） + K d 1 T f + T 年代 z − 1 （ c r − y ）

PID2 二自由度比例，积分和导数

u = K p （ b r − y ） + K 我 年代 （ r − y ） + K d 年代 （ c r − y ）

u = K p （ b r − y ） + K 我 T 年代 z − 1 （ r − y ） + K d z − 1 T 年代 （ c r − y ）

PIDF2 二自由度比例，积分，导数与导数项上的一阶滤波器

u = K p （ b r − y ） + K 我 年代 （ r − y ） + K d 年代 T f 年代 + 1 （ c r − y ）

u = K p （ b r − y ） + K 我 T 年代 z − 1 （ r − y ） + K d 1 T f + T 年代 z − 1 （ c r − y ）

具有固定设定值权值的2自由度控制器

在PID控制中，参考信号的阶跃变化会引起由比例项和导数项贡献的控制信号中的峰值。通过固定2自由度控制器的设定值权重，可以减轻参考信号变化对控制信号的影响。例如，考虑输入之间的关系r(定位点)和y(反馈)和输出u(控制信号)的连续时间2自由度PID控制器。

u = K p （ b r − y ） + K 我 年代 （ r − y ） + K d 年代 （ c r − y ）

如果你设置b= 0和c= 0，则设定点发生变化r不要直接输入到比例项或导数项中u。的b= 0,c= 0的控制器称为I-PD型控制器。I-PD控制器也有助于提高抗干扰性。

PID调谐器和pidtune可设计的固定设定值-权重控制器类型总结如下表所示。标准形式和离散时间公式是类似的。

类型 控制器操作 连续时间控制器公式(平行形式) 离散时间控制器公式(并联形式，ForwardEuler积分法)
I-PD 2-DOF PID withb= 0,c= 0

u = − K p y + K 我 年代 （ r − y ） − K d 年代 y

u = − K p y + K 我 T 年代 z − 1 （ r − y ） − K d z − 1 T 年代 y

I-PDF 2-DOF PIDF与b= 0,c= 0

u = − K p y + K 我 年代 （ r − y ） − K d 年代 T f 年代 + 1 y

u = − K p y + K 我 T 年代 z − 1 （ r − y ） − K d 1 T f + T 年代 z − 1 y

ID-P 2-DOF PID withb= 0,c= 1

u = − K p y + K 我 年代 （ r − y ） + K d 年代 （ r − y ）

u = − K p y + K 我 T 年代 z − 1 （ r − y ） + K d z − 1 T 年代 （ r − y ）

IDF-P 2-DOF PIDF与b= 0,c= 1

u = − K p y + K 我 年代 （ r − y ） + K d 年代 T f 年代 + 1 （ r − y ）

u = − K p y + K 我 T 年代 z − 1 （ r − y ） + K d 1 T f + T 年代 z − 1 （ r − y ）

πd的 2-DOF PID withb= 1,c= 0

u = K p （ r − y ） + K 我 年代 （ r − y ） − K d 年代 y

u = K p （ r − y ） + K 我 T 年代 z − 1 （ r − y ） − K d z − 1 T 年代 y

PI-DF 2-DOF PIDF与b= 1,c= 0

u = K p （ r − y ） + K 我 年代 （ r − y ） − K d 年代 T f 年代 + 1 y

u = K p （ r − y ） + K 我 T 年代 z − 1 （ r − y ） − K d 1 T f + T 年代 z − 1 y

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