Arkadiy Turevskiy, MathWorks
在Simulink中设计直流电机的PID控制器万博1manbetx®.使用PID控制器块创建一个闭环系统,然后使用PID调谐器对PID控制器块的增益进行整定。
在本演示中,您将看到如何在Simulink中快速调整计划模型的PID控制器。万博1manbetx
在这种特殊情况下,我们模拟直流电机。在这个块对话框中是定义电机行为的参数:阻尼、惯性、反电势、电阻和电感。
我们看到Simscape和Simutronics的block mask。我们用这个模型作为马达。我们将不设计数字控制系统,将控制电机轴的转速。控制器将计算期望速度和测量速度之间的误差信号,并使用我们的信号来计算电压请求,以命令电机。
请注意,我们正在对测量通道中的传感器噪声进行建模,并且由于我们的控制系统是数字的,他们还对A到D转换器进行了建模,采样时间为0.02秒,在整个块上使用零阶。
现在需要添加补偿器。要做到这一点,我们到Simulink Li万博1manbetxbrary Browser并创建子库。取离散PID控制器块,并将其添加到我们的模型中。现在让我们将这个块连接到模型的其余部分,并打开块对话框。
在这里,我们可以指定我们想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继续讨论。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方法。如果你知道PID控制器的增益,我们可以把它们写在这里。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变化,并尝试以默认增益值运行模拟。让我们在我们的范围内加上电压。
运行模拟后,我们发现我们的控制系统并没有做得那么好。蓝线表示期望速度,红线表示实际测量速度。正如我们所看到的,我们的控制系统没有很好地跟踪。让我们试着提高这种表现。为此,我们将返回到块对话框并按下Tune按钮。
这次发布配对了调谐器,它线性化一个计划,计算PID增益,并打开一个图形用户界面。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。实线显示了计算增益值的相同响应。
所以让我们简单地接受收益来计算它。当我们这样做的时候,我们看到我们的块参数,PID增益,得到更新。让我们按OK,回到模拟,并重新运行它。正如我们所看到的,我们确实提高了控制系统的性能。它现在跟踪得很好,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,试着让超调值低一点。或者如果你想要更快的响应,我们可以尝试在这里使用一个滑块将它向右移动,使系统响应更快。
例如,让我们试试这个设计。我们现在回到我们的模型,用这个设计进行模拟。我们看到我们确实得到了更快的响应,但是在更嘈杂和更高电压请求信号的范围内,所以我们可能会牺牲执行器的寿命来实现这种更快的响应。
现在,作为一名工程师,这是一个可以决定的权衡,但你现在有了这个工具,可以让它快速设计和调整PID控制器的计划在Simulink建模。万博1manbetx演示到此结束。
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