模型描述

本实例演示了从手动控制切换到PID控制时如何实现无颠簸控制转换。我们使用Simulink®中的PID控制器块来控制一个有死区时间的一阶万博1manbetx过程。

我们从打开模型开始。

图1:万博1manbetx带无颠簸传递的PID控制Simulink模型。

要打开这个模型，输入sldemo_bumpless在MATLAB®终端中。

使用Simulink®Control Design™的PID调谐器，PID控制器已被调谐，饱和被忽略。万博1manbetx

被控装置是一个具有死区时间的一阶过程

出于一些操作上的原因，工程师们决定以开环的方式启动控制过程，通过给设备输入一个饱和斜坡信号来驱动设备输出缓慢到所需的稳态值40。控制转移计划在t = 150时发生。因此，开环控制和闭环控制之间的过渡涉及两个控制阶段的运行:

为了支万博1manbetx持平滑的控制过渡，PID控制器块支持两种操作模式:a . PID控制器块跟踪模式和一个控制方式．在控制模式下，PID控制器块作为一个普通的PID控制器运行。然而，在跟踪模式下，块有一个额外的输入，允许PID块通过改变其积分器输出来调整其内部状态，以便块输出跟踪给这个额外输入端口的指定信号。

为了实现无颠簸控制转换，当被控对象处于手动控制阶段(开环控制)时，PID控制器块必须处于跟踪模式，当被控对象处于自动控制阶段(闭环控制)时，PID控制器块必须处于控制模式。

配置跟踪模式阻断

要启动信号跟踪，去初始化选项卡在块对话框中;选择启用跟踪模式，并指定增益Kt．这个增益的倒数是跟踪环路的时间常数。有关如何选择此增益的更多信息，请参阅参考[1]。

图2:使跟踪模式的PID控制器块。

如图1所示，一旦启用跟踪模式，块有第二个输入端口，表示为TR。这个新端口在内部连线，如图mask下所示:

图3:带跟踪模式的PID控制器块的掩模视图。

设置交换机制

除了对PID控制器块启用跟踪模式外，还需要一个切换机构来实现控制转移。开关1决定哪个信号给被控对象输入和给PID控制器块的跟踪端口。

在时刻t = 0时，开关1将手动控制信号导向被控对象输入和PID控制器块的跟踪端口。这允许PID控制器块的输出在手动阶段通过调整PID控制器的内部积分器来跟踪手动控制信号。因此，当发生控制转换时，PID控制器的输出将与手动控制信号近似相同。

当t = 150时，开关1开启，将PID控制器块的输出指向被控对象的输入和PID控制器块的跟踪输入。PID控制器块现在跟踪它自己的输出，这相当于控制模式。

模拟无颠簸控制转换

模型的设定值信号和闭环响应如图4所示。

图4:设定值与测量输出。

图4清楚地表明，测量的输出跟踪设置点轮廓，没有任何输出凸点在切换时(t = 150)。为了进一步研究这一点，图5显示了植物的输入、控制信号。

图5:控制信号切换。

图6:植物输入。

图5和图6显示，在切换实例中，设备输入没有经历阶跃变化(颠簸)，因此控制转换按照预期的平滑无颠簸方式进行。

要了解无颠簸传输设置的重要性，请考虑不使用跟踪模式的情况。在这种情况下，获得以下设置:

图7:万博1manbetx无颠簸传递的PID控制Simulink模型。

要打开这个模型，输入sldemo_bumplessno在MATLAB终端中。

图8和图9显示了在没有适当无颠簸控制转换策略的情况下的性能。

图8:设定值与测量输出。

图9:控制信号切换。

从图8和图9中可以明显看出，允许PID控制器在植物处于手动控制的情况下浮动，可能会在切换时导致不希望的大暂态。

总结

如这个例子所示，PID控制器块通过使用跟踪模式支持无颠簸控制传输。万博1manbetx

参考文献