主要内容

文中针对PID控制器线性化设计万博1manbetx模型(GUI)

这个例子展示了如何执行文中针对控制设计控制系统设计(控制系统工具箱)当你有控制系统工具箱™软件应用。你设计一个线性化模型的PID控制器万博1manbetx®模型。

你完成以下任务:

  • 指定频率域波德大小和相位保证金要求。

  • 设计一个初始控制器达到频域要求。

  • 完善初始控制器设计限制控制器输出信号。

模型结构

仿真软件万博1manbetx模型,sldo_model2,包含一个控制器块,这是一个PID控制器。这一块控制的输出植物子系统。

使用万博1manbetx仿真软件控制设计™软件,一直在线性化模型在模型中指定的操作点。的sldo_model2.mat文件包含一个预配置控制系统设计应用程序会话,保存后线性化模型。更多地了解线性化模型模型控制设计,明白了万博1manbetx控制系统设计和调优(万博1manbetx仿真软件控制设计)。

的植物子系统建模为一个二阶系统延迟。它包含传递函数和传输延迟。

了解更多关于块,看到转移Fcn和运输延迟块引用页面。

设计要求

你设计的补偿器设计必须符合下列要求:

  • 波德低约束的0级频率范围1 e - 3比1 rad /秒

  • 相位幅度大于60度

  • 控制器输出边界范围内(-250 550)

文中针对控制配置控制系统设计应用程序的设计

设计一个线性控制器的仿真软件模型,首先配置万博1manbetx控制系统设计应用程序会话。

  1. 打开一个控制系统设计应用程序会话模型线性化模型。万博1manbetx

    键入以下命令在MATLAB®提示:

    controlSystemDesigner (“sldo_model2.mat”)

    sldo_model2.mat文件包含一个预配置控制系统设计应用程序会话。本届会议后保存万博1manbetx仿真软件控制设计软件线性化sldo_model2。

    的控制系统设计应用程序打开下面的情节:

    • 闭环系统的阶跃响应

    • 的输出控制器块

  2. 执行响应优化,调优方法下拉列表中,选择基于优化的调优。

    在响应优化窗口中,您可以指定控制器参数和设计要求,并执行优化。

设计一个初始PID控制器以满足波德大小和相位的利润需求

指定控制器参数

指定的控制器参数优化:

  1. 在响应优化窗口中,选择补偿器选项卡。

    的补偿器选项卡显示以下参数设置:

    • 价值——电流控制器参数值

    • 最初的猜测——初始控制器参数值

    • 最低和最大——控制器参数范围

    • 典型值——比例因子的控制器参数

    请注意

    补偿器元素或参数不能用于基于频域响应优化时的不确定性。

    控制器参数出现的极点和零点补偿器的元素专栏:

    • 控制器的增益-整体增益

    • 真正的0 - 0的区别和积分器

    • 真正的南极,北极的低通滤波器的区别

    提示

    查看的结构控制器块,右键单击块模型,并选择面具>看下面具。

  2. 改变PID控制器参数模型块面具参数格式。万博1manbetx

    右键单击sldo_model2 /控制器行,并选择参数化的格式。

    现在显示控制器参数模型块面具参数,万博1manbetxP,我,D。有关更多信息,请参见设计线性控制器仿真软件模型万博1manbetx。了解更多关于面具参数,看看面具参数。

  3. 选择控制器参数优化。

    在优化列,选择P,我,D。

指定预示大小和相位容限设计要求

指定预示震级下限要求:

  1. 在设计要求选项卡上,单击添加新的设计要求。一个新的设计要求对话框打开。

  2. 在新的对话框设计要求,设计需求类型下拉列表中,选择波德震级下限。

  3. 在要求响应下拉列表中,选择开环1。

  4. 指定频率范围为1 e - 3来1。

  5. 指定级范围为0来0。

  6. 点击好吧。

    波德震级下限是添加到设计要求选项卡。

    的控制系统设计应用程序窗口更新显示的波德图波德编辑器。设计要求是显示为黑色的线段。

指定阶段保证金要求:

  1. 右键单击空格内的波德图,并选择设计要求>新对话框打开新的设计需求。

  2. 在新的对话框设计要求,设计需求类型下拉列表中,选择增益和相位的利润率。

  3. 选择阶段保证金复选框,并指定阶段保证金60。

  4. 点击好吧。

    在响应优化窗口中,设计要求选项卡显示更新阶段保证金要求。

    的应用,在波德编辑器中,情节更新显示阶段保证金要求。

设计控制器

与指定的设计要求来设计控制器:

  1. 在响应优化窗口,在优化选项卡上,单击开始优化。

    每次优化迭代中,默认的优化方法,梯度下降法,减少电流响应之间的距离和大小要求线段通过修改控制器参数。同时,软件也计算阶段保证金和减少电流响应和相位之间的距离。更多地了解可用的优化方法,点击优化选项,然后单击帮助在选项对话框中。

    优化完成后,优化选项卡显示优化迭代和地位。

    状态消息,成功终止,表明该优化方法找到了一个解决方案,满足设计要求。更多关于输出中显示的信息优化进展表,请参阅迭代显示。

  2. 检查控制器参数和系统响应:

    1. 在补偿器选项卡,查看优化的参数值价值列。

    2. 检查系统响应在接下来的情节:

      • 波德图:

        • 系统的大小,显示为蓝色曲线顶部的阴谋,谎言在黄色区域。这表明系统遇到了波德级要求。

        • 相图显示阶段保证金(点)值为86.1度。这表明该系统满足的阶段保证金设计要求大于60度。

      • 闭环系统的阶跃响应:

        图显示的闭环响应系统是稳定的。系统设计控制器从而满足保证金要求大小和阶段。

      • 的输出控制器布洛克:

        情节表明,控制器输出的峰值约为1100,这是大,能破坏植物。限制控制器输出,应用上下边界信号,作为中指定设计要求。

优化控制器的设计,以满足控制器输出范围

调整补偿器的参数,以满足控制器输出的范围:

  1. 添加一个上限控制器输出:

    1. 在控制器输出图,右键单击白色区域,选择设计要求>新。

    2. 在新的对话框设计要求,设计需求类型下拉列表中,选择上时间响应绑定。

    3. 指定时间范围为0来正。

    4. 指定振幅范围为550年来550年。

    5. 点击好吧。

  2. 添加一个控制器的输出上下限:

    1. 在控制器输出图,右键单击白色区域,选择设计要求>新。

    2. 在新的对话框设计要求,设计需求类型下拉列表中,选择较低的时间响应绑定。

    3. 指定时间范围为0来正。

    4. 指定振幅范围为-250年来-250年。

    5. 点击好吧。

    在响应优化窗口中,设计要求更新选项卡显示界限控制器的输出。

    的输出的阴谋控制器块显示新的设计需求。

  3. 优化参数满足设计要求的控制器输出:

    1. 在响应优化窗口,在补偿器选项卡上,选择包含的行P,我,D,然后单击使用价值作为初始猜测。

      中的值最初的猜测列更新。当你再次运行优化,优化方法使用更新后的参数值作为起点精炼的值。

    2. 在优化选项卡上,单击开始优化。每次优化迭代优化方法减少了电流响应之间的距离和上下界的信号。优化完成后,优化选项卡显示优化迭代和地位。

      状态消息,成功终止,表明该优化方法找到了一个解决方案,满足设计要求。

  4. 检查响应图。

    波德图表明,改进设计后,系统继续满足在指定的大小和相位保证金要求设计要求。

    验证系统的闭环响应精炼后保持稳定控制器的设计。

    的输出的阴谋控制器块显示的输出是在550年至-250年之间,从而满足设计要求的范围在控制器的输出。

  5. 检查参数值的优化控制器。

    在响应优化窗口,在补偿器选项卡,查看优化控制器的参数值价值列。

  6. 编写优化控制器参数值控制器在仿真软件模型。万博1manbetx

    在控制系统设计应用程序,点击更新模块。

  7. 保存一个会话与优化控制器参数。

    在控制系统设计应用程序,选择保存会话会话,并指定一个名称。

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