Simulink-MATLAB和Simulink中基于模型的PID整定介绍万博1manbetx - 万博1manbetx,s manbetx 845,万博尤文图斯

基于模型的PID整定方法简介万博1manbetx

你可以用PID调谐器在Simulink中交互式地调整PID增益万博1manbetx^®模型包含一个PID控制器，离散PID控制器，PID控制器（2DOF）,或离散PID控制器（2DOF）块。PID调谐器允许您在单自由度或双自由度PID控制器的性能和鲁棒性之间取得良好的平衡。当你使用PID调谐器,它:

自动计算一个线性模型的植物在您的模型。PID调谐器将设备视为PID控制器输出和输入之间所有模块的组合。因此，设备包括控制回路中的所有模块，而不是控制器本身。看见PID调谐器看到了什么植物?．
自动计算初始PID设计，在性能和鲁棒性之间取得平衡。PID调谐器基于线性化装置的开环频率响应进行初始设计。看到PID优化算法．
提供工具和响应图，以帮助您交互式地改进PID控制器的性能，以满足您的设计要求。看到开放的PID调谐器．

对于不线性化或线性化为零的植物，有几种方法可以获得用于调谐的植物模型。这些方案包括:

根据电厂频率响应数据设计PID控制器—使用频响估计命令弗雷斯米特或基于频率响应的PID调谐器，通过仿真得到被控对象的估计频率响应。
根据测量或模拟的响应数据交互式地估计电厂-如果您有System Identification Toolbox™，您可以使用PID Tuner根据时域响应数据估计线性植物模型的参数。PID调谐器然后调整PID控制器的结果估计模型。响应数据可以从您的真实系统中测量，也可以通过模拟您的Simulink®模型获得。万博1manbetx

你可以用PID调谐器设计单自由度或二自由度PID控制器。使用单自由度PID控制器通常可以实现良好的设定值跟踪和良好的抗扰性。然而，取决于你的模型中的动力学，使用一个单自由度PID控制器可能需要在设定值跟踪和抗干扰之间进行权衡。在这种情况下，如果你需要良好的设定点跟踪和良好的抗干扰，使用一个两自由度PID控制器。

如需调整一个和两个自由度PID补偿器的例子，见:

PID调谐器看到了什么植物?

PID调谐器把植物之间的循环中的所有块都考虑进去PID控制器块输出和输入。工厂中的模块可能包括非线性。因为自动调谐需要线性模型，PID调谐器计算模型中植物的线性化近似值。此线性化模型是一个非线性系统的近似，在一个给定的小区域内是有效的操作点的系统。

默认情况下，PID调谐器使用Simulink模型中指定的初始条件作为工作点线性化您的工厂。万博1manbetx线性化的设备可以是任何顺序的，可以包括任何时间延迟。的PID调谐器为线性化对象设计控制器。

但是，在某些情况下，您需要为不同于模型初始条件定义的工作点设计PID控制器。例如：

Simu万博1manbetxlink模型在模型初始条件指定的工作点还没有达到稳态，你想设计一个控制器来实现稳态操作。
您正在为增益调度应用程序设计多个控制器，并且必须为不同的操作点设计每个控制器。

在这种情况下，更改操作点使用PID调谐器看见打开PID调谐器．

有关线性化的更多信息，请参见线性化非线性模型．

PID优化算法

典型的PID调节目标包括：

闭环稳定性-闭环系统输出对于有界输入保持有界。
足够的性能-闭环系统跟踪参考变化并尽可能快地抑制干扰。环路带宽越大（单位开环增益频率），控制器对参考变化或环路干扰的响应越快。
足够的鲁棒性-回路设计具有足够的增益裕度和相位裕度，以允许系统动力学中的建模误差或变化。

MathWorks^®整定PID控制器的算法通过整定PID增益达到性能和鲁棒性之间的良好平衡，满足了这些目标。默认情况下，算法根据植物动力学选择交叉频率(环路带宽)，并设计目标相位裕度为60°。当您交互地改变响应时间，带宽，瞬态响应，或相位裕度使用PID调谐器接口，算法计算新的PID增益。

对于给定的鲁棒性（最小相位裕度），调整算法选择平衡两个性能指标（参考跟踪和干扰抑制）的控制器设计。您可以更改设计重点以支持这些性能度量之一。为此，请使用选项中的对话框PID调谐器．

当您改变设计焦点时，该算法试图调整增益以利于参考跟踪或干扰抑制，同时实现相同的最小相位裕度。系统中的可调参数越多，PID算法越有可能在不牺牲鲁棒性的情况下实现所需的设计焦点s、例如，与P或PI控制器相比，设置设计焦点对PID控制器更为有效。在所有情况下，系统性能的微调在很大程度上取决于设备的性能。对于某些设备，更改设计焦点几乎没有影响。