Arkadiy Turevskiy, MathWorks
基于Simulink的直流电机PID控制器设计万博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。
现在需要添加补偿器。为此,我们转到Simulink Library Browser并创建子库。将离散PID控制器块添万博1manbetx加到我们的模型中。现在,让我们将此块连接到模型的其余部分,并打开“块”对话框。
在这里,我们可以指定要使用的控制器类型:PID、PI、PD、比例或简单积分。我们将留在这里。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A到D转换器中使用的相同的一个。如果你知道PID控制器的增益,我们可以在这里输入。在这种情况下,我们还不知道增益应该是多少,所以让我们应用采样时间更改,并尝试将模拟作为默认增益值运行。让我们把电压加到我们的范围内。
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。
此次发布配对了调谐器,它将计划线性化,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。虚线显示了我们的系统对当前增益值的闭环阶跃响应。实线和实线对计算的增益值显示相同的响应。
因此,让我们简单地接受收益,为我们计算它。当我们这样做时,我们看到我们的块参数,PID增益,得到更新。让我们按OK,返回模拟,然后重新运行它。正如我们所看到的,我们确实提高了控制系统的性能。它现在跟踪非常好,稳态误差为零。它的速度相对较快,超调量相对较小。
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,作为一名工程师,这是一个可以决定的折衷方案,但是现在您可以使用这个工具,它可以为Simulink中建模的计划快速设计和调整PID控制器。演示到此结束。万博1manbetx
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