通过MATLAB和Simulink对PID控制器进行调优，以有利于参考跟踪或干扰抑制(PID调谐器)万博1manbetx

调整PID控制器支持参考跟踪或抑制干扰(PID调谐器)

这个例子说明了如何调整PID控制器来减少参考跟踪中的超调，或改善对被控对象输入干扰的抑制。使用PID调谐器应用程序，这个例子说明了在PI和PID控制系统中参考跟踪和干扰抑制性能之间的权衡。

在本例中，您将该植物表示为an线性时不变模型。有关使用PID调谐器调一个PID控制器在Simulink中阻万博1manbetx塞^®模型中,看到调整PID控制器有利于参考跟踪或干扰抑制(万博1manbetx仿真软件控制设计)。

考虑下图的控制系统。

本例中的植物为:

$P l 一个 n t = \frac{0.3}{{年代}^{2} + 0.1 年代} 。$

时的响应为参考跟踪y信号在r。干扰抑制是一种抑制的措施y的信号d。当你使用PID调谐器要调优控制器，您可以调整设计，以支持参考跟踪或干扰抑制您的应用程序需要。

初始控制器设计提供了一个基线，您可以根据该基线在优化PI控制器时比较结果。使用PID调节命令为工厂创建一个初始PI控制器设计pidtune。

[1, G =特遣部队(0.3,0.1,0]);%植物模型C = pidtune (G,“π”);

使用初始控制器设计打开PID调谐器。

pidTuner (G、C)

添加一个输入干扰抑制的阶跃响应图。选择添加图>输入干扰抑制。

PID调谐器将消除干扰图与参考跟踪图并列放置。

选项中的选项视图选项卡更改PID调谐器显示多个情节。

默认情况下，对于给定的带宽和相位裕度，PID调谐器调整控制器以达到参考跟踪和干扰抑制之间的平衡。在这种情况下，控制器会在引用跟踪响应中产生一些超调。在初始峰值之后，控制器以比参考跟踪更长的稳定时间抑制输入干扰。

根据您的应用程序，您可能想要改变参考跟踪和干扰抑制之间的平衡，以偏向其中一种。对于PI控制器，您可以使用瞬态行为滑块。将滑块向左移动以提高干扰抑制能力。初始控制器设计的响应现在显示为基线反应(虚线)。

将瞬态行为系数降低到0.45可以加快干扰抑制，但也会增加参考跟踪响应的超调。

右键单击引用跟踪图并选择特征>峰值响应以获得超调的数值。

移动瞬态行为滑块向右移动,直到reference-tracking的过度反应是最小化。

增加瞬态行为系数到0.70几乎消除了超调，但会导致非常迟滞的干扰抑制。你可以试着移动瞬态行为滑块，直到您找到一个平衡之间的参考跟踪和干扰抑制是适合您的应用程序。改变滑块对平衡的影响取决于工厂的模型。对于一些植物模型，效果并不像本例中显示的那么大。

到目前为止，当你改变了瞬态特性系数时，控制系统的响应时间保持不变。这些操作相当于固定带宽和改变系统的目标最小相位裕度。如果你想同时固定带宽和目标相位裕度，你仍然可以改变参考跟踪和干扰抑制之间的平衡。要调优一个控制器，使其有利于干扰抑制或参考跟踪，你需要改变设计重点的PID整定算法。

改变了PID调谐器控制系统中可调参数越多，设计焦点越有效。因此，它与PI控制器一起使用时效果不大。要查看其效果，请将控制器类型更改为PIDF。在类型菜单中,选择PIDF。

PID调谐器自动设计了一种新型控制器——PIDF。移动瞬态行为滑块设置系数0.6。

单击，将此新设计保存为基线设计出口箭头并选择另存为基准。

以PIDF设计代替原来的PI设计作为基线图。

在PI的情况下，初始的PIDF设计平衡参考跟踪和干扰抑制。同样在PI的情况下，控制器在参考跟踪响应中产生一些超调，并以类似的稳定时间抑制输入干扰。

改变PID调谐器设计重点是在不改变响应时间或瞬态行为系数的情况下支持参考跟踪。为此，单击选项，而在焦点菜单中,选择参考跟踪。

PID调谐器以参考跟踪性能为焦点，自动调整控制器系数。

调整了引用跟踪焦点的PIDF控制器显示为调谐响应(实线)。图显示，结果控制器跟踪参考输入与相当少的超调和更快的稳定时间比平衡控制器设计。然而，这种设计的抗干扰性要差得多。

改变设计重点，以支持干扰抑制。在选项对话框中焦点菜单中,选择输入干扰抑制。

这种控制器设计产生改进的干扰抑制，但在参考跟踪响应中导致一些增加的超调。

当您使用设计焦点选项时，您仍然可以调整瞬态行为滑块，进一步微调之间的平衡的两个衡量的性能。同时使用设计焦点和滑块来达到最佳的性能平衡，以满足您的设计需求。这种微调对系统性能的影响很大程度上取决于你的工厂的特性。对于一些植物，移动瞬态行为滑动条或更改焦点选择几乎没有影响。