初期PIコントロ，ラ，の設計

PID控制器ブロックを含むSimulink万博1manbetx^®モデルを読み込みます。

open_system (“singlePILoop”）

この例のプラントは次のとおりです。

モデルにはまた，基準信号と，プラント入力におけるステップ外乱が含まれています。設定値追従は，基準信号rに対するyでの応答です。外乱の抑制は，加えられた外乱dのyにおける抑制の測定値です。Pid調整器を使用してコントローラーを調整する際は,設計を調整して,設定値追従または外乱の抑制のいずれかをアプリケーションでの要求に沿うよう優先できます。

プラントの初期コントロ，ラ，を設計します。これを行うには,PID控制器ブロックをダブルクリックして[ブロックパラメーター]ダイアログボックスを開き,[調整]をクリックします。Pid調整器が開き，初期コントロ，ラ，設計が自動的に計算されます。

万博1manbetxSimulinkモデルのコントロラは，PIタプのコントロラとして構成されています。したがって，Pid調整器により設計された初期コントロラもPIタプとなります。

入力外乱の抑制のステップ応答プロットを追加します。[プロットの追加]、[入力外乱の抑制]を選択します。

Pid調整器は，外乱の抑制プロットを新しいタブに並べて表示します。

既定では，特定の帯域幅と位相余裕に対し，設定値追従と外乱の抑制との間でバランスが取れるようにPid調整器がコントロ，ラ，を調整します。この場合，コントロ，ラ，により，設定値追従応答でいくらかのオ，バ，シュ，トが発生します。コントロ，ラ，はまた，最初のピ，クの後，設定値追従より長い整定時間で入力外乱を抑制します。

をクリックして，この初期コントロ，ラ，設計によってS万博1manbetximulinkモデルを更新します。また，こうすることによりPid調整器の[ブロックの応答]プロットが更新され,コントローラーの設計を変更するたびに,その結果を初期設計と比較できるようになります。

過渡動作の調整

アプリケーションによっては,設定値追従と外乱の抑制とのバランスを変え,一方を他方より優先させることが望ましい場合があります。PIコントロ，ラ，では，[過渡動作]スラ▪▪ダ▪▪を使用してこのバランスを変更できます。[過渡動作]スラ。初期コントロ，ラ，の設計による応答が块响应(点線)として表示されるようになります。

0.45過渡動作係数をに下げると外乱の抑制が加速しますが,設定値追従応答でのオーバーシュートも大きくなります。

[過渡動作]を，設定値追従応答でのオ，バ，シュ，トが最小になるまで右に動かします。

0.70過渡動作係数をまで上げるとオーバーシュートはほとんどなくなりますが,その結果,外乱の抑制が遅くなります。アプリケションにおいて設定値追従と外乱の抑制との間の最適なバランスが見かるまで，[過渡動作]スラ▪▪ダ▪▪を動かしてください。スラ。プラントモデルによっては，この例で示したほど効果が大きくない場合があります。

Pid調整の設計フォ，カスの変更

これまでのところ,過渡動作係数を変更しても,制御システムの応答時間は固定されたままになっていました。こうした操作は，帯域幅を固定し，システムのタ，ゲット最小位相余裕を変化させるのと同じです。帯域幅とターゲット位相余裕の両方を固定する場合でも,設定値追従と外乱の抑制との間のバランスを変更できます。外乱の抑制と設定値追従のいずれかを優先するようコントローラーを調整するには,PID調整アルゴリズムの“設計フォ，カス”を変更します。

制御システムに調整可能なパラメ，タ，が多くあるほど，Pid調整器の設計フォ，カスを変更する効果は高まります。したがって，PI コントローラーで使用しても大きな効果は得られません。その効果を確認するには、コントローラーのタイプを PID に変更します。Simulink モデルで、PID Controller ブロックをダブルクリックします。ブロック パラメーター ダイアログ ボックスの[コントロ，ラ，]ドロップダウンメニュ，で(PID)を選択します。

[適用]をクリックします。次に，[調整]をクリックします。このアクションにより，Pid調整器が新しいコントロ，ラ，設計(ここではpid，コントロ，ラ，)で更新されます。この初期PIDコントロラ設計をもSimuli万博1manbetxnkモデルに対しをクリックすることにより，設計フォ，カスが変更されたときに結果を比較できるようになります。

PIの場合のように，pid初期。この場合も,コントローラーは設定値追従応答でいくらかのオーバーシュートを示し,比較的長い整定時間で入力外乱を抑制します。

応答時間も過渡動作係数も変更せずに設定値追従を優先するには，Pid調整器の設計フォ，カスを変更します。そのためには，[オプション]をクリックし，[フォ，カス]メニュ，で[設定値追従]を選択します。

Pid調整器はコントロ，ラ，係数を，設定値追従の性能に重点を置いて自動的に再調整します。

バランス重視のコントロ，ラ，での応答は块响应として表示されています。設定値追従の性能に重点を置いて調整されたコントロ，ラ，は调谐响应です。プロットでは,結果として得られたコントローラーが基準入力の追跡において,バランス重視のコントローラー設計よりもオーバーシュートがずっと小さく,整定時間も速くなっていることが示されています。ただし，この設計の結果，外乱の抑制は大幅に劣化しています。

最後に，設計フォ，カスを，外乱の抑制を優先するよう変更します。[オプション]ダ@ @アログボックスの[フォ，カス]メニュ，で，[入力外乱の抑制]を選択します。

このコントローラー設計の結果,外乱の抑制は改善しますが,設定値追従応答でのオーバーシュートはいくらか大きくなります。

設計フォ，カスオプションを使用している場合でも，[過渡動作]スラ▪▪ダ▪を調整することで，性能に▪▪いてのこれら2▪▪の測定間のバランスをさらに微調整できます。設計フォカスとスラダを併用すると，設計要件を最もよく満たす性能バランスが実現されます。システムの性能に対するこの微調整の効果は，プラントの特性に強く左右されます。プラントによっては，[過渡動作]スラ▪▪ダ▪▪を動かしても[フォ，カス]オプションを変更しても，ほとんどあるいはまったく効果がありません。

設定値追従および外乱の抑制に対し別個の制御を行うには,1自由度のコントローラーの代わりに2自由度のコントローラーPID控制器(2DOF)を使用できます。