从测量工厂数据调整PID控制器使用实时编辑任务

这个例子展示了如何使用实时编辑器任务来调整一个植物的PID控制器,从被测量的植物的响应到一个已知的输入信号。在本例中,使用估计状态空间模型任务为估计参数植物模型生成代码。然后,使用模型转换速率任务来离散连续时间识别模型。最后,您使用调整PID控制器任务设计一个PID控制器来实现,以满足您的设计要求闭环响应。(使用估计状态空间模型需要System Identification Toolbox™许可。)

现场编辑任务让您以交互迭代上的参数和设置,同时观察你的计算结果的影响。任务然后自动生成达到显示的结果MATLAB®代码。要使用此脚本中的现场编辑任务实验,开放这个例子。有关现场编辑任务一般的更多信息,请参阅添加交互任务到Live脚本(MATLAB)。

工厂数据加载

加载所测量的输入输出数据。在这个例子中,该数据由一个发动机的一个线性调频脉冲输入的响应的。输入u是一个包含每0.04秒采样一次的输入信号的向量。输出向量y包含相应的测量的响应。

负载icEngine.matuyT = 0.04 *(0:长度(U)-1);图(T,U,T,Y)图例(“输入u”,“响应y”)

估计状态空间模型

为了估计从这个数据的状态空间模型,使用估计状态空间模型住编辑任务。属性可以将任务插入脚本任务菜单中的现场编辑器。在此脚本中,估计状态空间模型已经插入。打开示例以试验该任务。

要执行估计,在任务中,指定您加载的输入和输出信号,uy和采样时间,0.04秒。(在这个例子中,你没有验证数据。)您也需要指定一个工厂订单。通常情况下,你可以猜到根据您的系统的知识植物秩序。在一般情况下,你要使用,给出了一个相当不错的估计契合最低植物秩序。在里面估计状态空间模型任务,尝试不同的工厂订单值,观察拟合结果,显示在输出曲线。有关可用选项和参数的详细信息,请参阅估计状态空间模型任务参考页面。

当您在任务中改变参数时,它会自动更新生成的代码,以执行评估和创建绘图。(要查看生成的代码,请单击在任务的底部。)

对于这个例子,在植物顺序4,估计拟合为约72%。增加植物秩序没有太大改善的配合。因此,使用四阶工厂。该代码产生一个识别的状态空间模型与可变名称键入到的摘要线估计状态空间模型的任务。对于本例,使用sys_id。完成任务试验后,确定的状态空间模型sys_id在MATLAB®工作区,你可以在你使用任何其他LTI模型对象以相同的方式使用它进行额外的设计和分析。例如,检查所识别的状态空间模型的频率响应sys_id

波德(sys_id)网格

假设你想要离散这个模型在你为它设计PID控制器之前。要做到这一点,请使用模型转换速率的任务。在任务中,选择已识别的模型sys_id。指定足够快的采样时间以适应已识别模型响应中的共振,例如0.025 s。你也可以选择一种不同的转换方法,以更好地匹配共振附近的频率响应。例如,使用双线性(Tustin)近似与38.4 rad/s的预翘曲频率,峰响应的位置。当您在任务中试验设置时,比较波德图中的原始模型和转换模型,以确保您对匹配满意。有关参数和选项的更多信息,请参见模型转换速率任务参考页。)

模型转换速率生成代码,该代码使用您在任务的摘要行中键入的变量名生成离散模型。对于本例,使用sys_d

为了确认离散模型捕获了共振引起的瞬态响应,比较原始识别模型的前几秒阶跃响应sys_id和离散模型sys_d

步骤(sys_id,sys_d,3)图例(“识别模型sys_id”,“sys_d离散模型”)

离散对象模型的调优控制器

最后,使用调整PID控制器任务来生成代码,用于调谐的离散植物PI或PID控制器sys_d。任务设计为指定的植物假设如下图的标准单位反馈控制结构的PID控制器。

在任务中,选择sys_d作为植物和实验设置,如控制器类型和响应时间。当您更改设置,在其选择的输出曲线,观察由任务生成的闭环响应。检查系统响应特性生成闭环阶跃响应特性的数值显示,如上升时间和超调。

对于这个例子,假设您希望闭环系统在15秒内稳定下来,并且系统能够容忍不超过20%的超调。调整控制器设置,如控制器类型响应时间为了达到这个目标。有关可用参数和选项的详细信息,请参见调整PID控制器任务参考页面。

设计的进一步分析

像其他即时编辑的任务,调整PID控制器生成代码,该代码使用您在任务的摘要行中键入的变量名生成调优控制器。对于本例,使用C。调谐控制器C是一个PID在MATLAB工作区,你可以使用作进一步的分析模型对象。例如,计算在该植物的输出的闭环响应于干扰sys_d,使用此控制器。检查响应及其特征。

CLdist = getPIDLoopResponse (C sys_d“输出干扰”);步骤(CLdist)格

您可以使用这些模型sys_id,sys_dC用于任何其他控制设计或分析任务。

另请参阅

住编辑任务

相关话题