利用PID调节器设计PID抑制扰动
该实例说明了如何利用PID调谐器设计出具有良好抗干扰性能的PI控制器。该实例还说明了如何设计一个既能很好地抑制干扰又能很好地跟踪参考量的pid控制器。
启动带有初始PID设计的PID调谐器
该工厂模型
G = ZPK（-5，[ - 1 -2 -3 -4]，6，“OutputDelay”1);G。InputName =“u”;G.OutputName =“y”;
使用以下命令启动PID调谐器，为G工厂设计并行形式的PI控制器。
pidtool (G,“圆周率”)
的PID自动调谐器设计的初始PI控制器。点击“显示参数”按钮，显示控制器增益和性能指标。
对于步骤参考跟踪，设置时间约为12秒，超调约为6.3%，对于本例来说是可以接受的。
整定PID自抗扰
假定阶跃扰动发生在植物的输入和PI控制器的主要目的是快速拒绝该干扰。在本节的剩余部分，我们将展示如何设计PI控制器在PID调节器更好的抗干扰能力。我们也希望参考跟踪性能下降的抗干扰性能提高。
因为低频干扰的衰减成反比积分增益Ki，最大化积分增益是一个有用的启发式获得具有良好抗扰PI控制器。有关背景，看到卡尔乻tr歮-H等人，“高级PID控制”，“第4章控制器设计”，2006年，ISA协会。
点击加入波形图中,选择输入干扰抑制,然后单击添加来绘制输入扰动的阶跃响应。峰值偏差约为1，约9秒后小于0.1。
平铺图同时显示参考跟踪和输入干扰的响应。移动的响应时间滑块，以提高响应速度（开环带宽）的权利。该文增益在控制器参数表先增大后减小，最大值出现在0.3处。当Ki为0.3时，峰值偏差降低到0.9(大约提高了10%)，在大约6.7秒内(大约提高了25%)，峰值偏差降低到0.1以下。
因为我们增加了的带宽，该步骤参照跟踪响应变得更加振荡。此外过冲超过15％，这通常是不可接受的。这种类型的性能平衡的关闭参考跟踪和干扰抑制之间存在经常因为单一PID控制器无法同时满足这两个设计目标。
点击出口所设计的PI控制器导出到MATLAB工作区。所述控制器通过PID对象表示和需要它来创建在下一节的ISA-PID控制器。
也可以在MATLAB工作空间中手动创建相同的PI控制器PID命令。在这个命令就可以直接从指定的PID调节器的参数表得到的Kp和Ki增益。
C = pid (0.64362, 0.30314);C。InputName =“e”;C.OutputName =“u”;C
C = 1 Kp + Ki *——s，其中Kp = 0.644, Ki = 0.303为连续时间PI控制器的并联形式。
将PID控制器扩展到ISA-PID控制器
一个简单的解决方案是将PI控制器升级为一个ISA-PID控制器，使PI控制器能够很好地执行参考跟踪和干扰抑制。它通过提供额外的调优参数来改进参考跟踪响应b这样就可以独立控制参考信号对比例动作的影响。
在上述的ISA-PID结构中，有一个反馈控制器C和一个前馈滤波器f。在本例中，C是一个规则的并行PI控制器，可以用一个PID对象来表示:
F是一个预过滤器，包含了Kp和Ki从C中得到的收益，加上设定值的权重b:
因此，ISA-PID控制器有两个输入（r和y）和一个输出（U）。
设定点重b是介于0和1之间的实数。当超调量减小时，参考跟踪响应的超调量减小。在这个例子中,b被选为0.7。
b = 0.7;％以下代码构造一个ISA-PID从F和C特遣部队([F = b * C。Kp C.Ki]、[C。Kp C.Ki]);F。InputName =“r”;F。OutputName =佛罗里达大学的;总和= sumblk（“e”,佛罗里达大学的,“y”,'+ - ');ISAPID =连接（C，F，点心，{“r”,“y”},“u”);TF（ISAPID）
ans =从输入" r "输出" u ": 0.4505 s ^ 2 + 0.5153 + 0.1428 - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - ^ 2 + 0.471年代从输入" y "输出" u ": -0.6436 s - 0.3031 - - - - - - - - - - - - - - - - - - s连续时间传递函数。
性能比较
由于设定权值的存在，采用pid控制器的参考跟踪响应具有较小的超调量b降低过冲。
%闭环系统，PI控制器，用于参考跟踪sys1 =反馈(G * C, 1);带pid控制器的闭环系统sys2 =连接(ISAPID G, {“r”,“u”},“y”);%比较反应步骤(sys1,的r -sys2 (1)“b”。);传说（“显示”,“位置”,'东南')标题(“跟踪引用”)
干扰抑制响应是相同的，因为设置权值b只影响参考跟踪。
带PI控制器的闭环系统，用于抗干扰sys1 =反馈(G、C);%比较反应步骤(sys1,的r -，SYS2（2），“b”。);传说（“PID”,“ISA-PID”);标题（“抗干扰”)
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