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学习如何自动调整PID控制器,无论你有一个现有的数学模型,你的动态系统或你正在调整你的PID参数基于响应的算法运行在硬件上。自动PID整定可以适用于各种系统,并通过为控制系统提供良好的初始控制参数集来节省开发时间。
在此视频中,您将学习如何使用两种方法自动调整PID控制器。如果您的系统有数学模型,我们将向您展示如何使用模拟和交互式PID调整工具。另一方面,如果没有您的工厂的型号,我们将展示如何生成在物理工厂使用的硬件中运行的测试,以便自动计算优化的PID增益。
要使用仿真来调整PID控制器,从表示你想要稳定的对象的动态的数学模型开始。可以使用传递函数或状态空间模型等表示来模拟植物,或者也可以使用基于您试图控制的植物域的系统物理模型来模拟行为。比如用Simscape开发的电气或机械模型。在这种情况下,我们使用直流电机的传递函数与输入电压和输出轴角度。然后使用Simulink中的PID controller块为你的控制器设置架构,并使用对话框窗口提供的选项选择你想要实现的控制器类型。万博1manbetx然后点击块参数自动调优部分的“调优”按钮。在这个例子中,我们的工厂是线性的,但是如果你的工厂是非线性的,这个过程将线性化你的工厂相对于它的操作点,然后计算一组初始的控制增益。一旦它完成了,它将在PID调谐器应用程序中调出你的系统的调谐响应。默认情况下,调谐过程计算一组平衡性能的增益,但你可以进一步调整你的响应,通过选择选项来优先考虑参考跟踪或干扰抑制,你可以通过与“响应时间”和“瞬态行为”控件交互来调整参数。当您对闭环系统的响应感到满意时,您可以点击“更新块”按钮,将计算出的参数发送回您的PID块。 And finally, verify the system behavior using the simulation model, this verification will be more crucial for more complex non-linear systems. It is also worth noting that if you prefer a more programmatic approach you can setup your control architecture and the tuning process using MATLAB functions. For more information on that check out the links in the description.
On the other hand if you don’t have a model for your plant, or your system presents non-linear or complex behavior difficult to replicate in simulation, you can create an automated test to be uploaded to your hardware and as a result will provide you with a set of optimized PID gains.
出于该示例的目的,我们通过设置电动机速度并使用附接到电机轴的旋转编码器的信息来控制轮的旋转。在这种情况下,我们还将首先使用PID控制块在Simulink中设置稳定的控制架构。万博1manbetx但是,我们现在将在模型中包含闭环PID自动箱块。该块应放置在将PID控制器连接到工厂的信号中,并要求输入工厂测量。该算法将测试信号注入控制器输出,以估计系统的频率响应。但是,将在整个实验中使用PID控制块中设置的起始增益,因此系统在闭环配置中保持稳定。由于自动调谐算法旨在执行触发测试,因此当测试启动和停止使用第三输入信号时,还可以选择控制的选项,并且第三块输出将包含由算法计算的最终PID增益。最小测试设置包括确保控制器选项与PID块的控制器匹配,这是控制器响应的调谐目标以及注入系统中的测试信号的大小的系数。在这种情况下,我希望我的控制器在半秒钟内或在2赫兹带宽内响应,并且由于我的电机的速度范围为-100至100,因此我将使干扰幅度设置为10,这是一个保守的分数那个致动范围。 To determine whether the test is successful or not, you can monitor the test convergence using the second output. Once we start the test, this value should converge quickly, once it gets close to 100% you can stop the test and record the PID gains calculated.
在这种情况下,我将通过使用可用硬件支持包中包含的硬件监视器和调谐功能将C代码生成并将C代码直接与硬件进行交互,但您也可以生成独立的C代码并将其集成在首选测试中万博1manbetx方法。启用测试后,收敛性接近100%,您可以停止测试并获取新的PID增益。还可以直接从自动箱块参数的块选项卡直接更新PID块上的增益。在这种情况下,与初始收益相比,我们将我们的上升时间提升了X秒。
感谢收看,希望你喜欢本期视频。如果你有兴趣学习更多关于PID控制器的一般或基于MATLAB和Simulink的整定方法,请查看下面描述中的链接。万博1manbetx
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