阿卡迪·图雷夫斯基,MathWorks
基于Simulink的直流电机PID控制器设计万博1manbetx®. 使用PID控制器块创建闭环系统,然后使用PID调谐器调整PID控制器块的增益。
在本演示中,您将看到如何在Simulink中快速调整计划模型的PID控制器。万博1manbetx
在这种特殊情况下,我们对直流电机进行建模。在此块对话框中,是定义电机行为的参数:阻尼、惯性、反电动势、电阻和电感。
在他们的方块面具上,我们可以看到Simscape和Simutronics方块。我们把模型当作马达使用。我们不会设计控制电机轴转速的数字控制系统。控制器将计算期望转速和测量转速之间的误差信号,并使用我们的信号计算向电机发出指令的电压请求。
请注意,我们正在对测量通道中的传感器噪声进行建模,因为我们的控制系统是数字的,所以他们也在对A-D转换器进行建模,该转换器的采样时间为0.02秒,在整个模块上使用零阶。
您现在需要添加补偿器。为此,我们转到Simulink库浏览器,只创建子库。获取离散PID控制器块并将其添加到我们的模万博1manbetx型中。现在,让我们将此块连接到模型的其余部分,并打开“块”对话框。
在这里,我们可以指定要使用的控制器类型:PID、PI、PD、比例或简单积分。我们将留在这里。我们可以指定采样时间。在这种情况下,我们将使用与我们在A到D转换器中使用的相同的一个。如果你知道PID控制器的增益,我们可以在这里输入。在这种情况下,我们还不知道增益应该是多少,所以让我们应用采样时间更改,并尝试将模拟作为默认增益值运行。让我们把电压加到我们的范围内。
运行模拟,我们看到我们的控制系统并没有做得那么好。蓝线表示所需的速度,红线表示实际测量的速度。正如我们所看到的,我们的控制系统没有很好地跟踪。让我们努力提高这一性能。要做到这一点,我们将返回到块对话,并按下调谐按钮。
此次发布配对了调谐器,它将计划线性化,计算PID增益,并打开图形用户界面。在图形用户界面中,我们看到两行。虚线显示了我们的系统对当前增益值的闭环阶跃响应。实线和实线对计算的增益值显示相同的响应。
让我们简单地接受增益来计算它。当我们这样做的时候,我们会看到我们的块参数,PID增益,得到更新。让我们按下OK,回到我们的模拟,然后重新运行它。正如我们所看到的,我们确实提高了控制系统的性能。它现在跟踪得非常好,稳态误差为零。它相对较快,并且具有相对稳定性有点过冲。
如果您想提高控制系统的性能,我们可以回到PID调谐器图形用户界面,例如,如果您愿意,尝试将超调量降低一点。或者,如果您想要更快的响应,我们可以尝试在此处使用滑块将其向右移动,以使系统响应更快。
例如,让我们试试这个设计。现在我们回到我们的模型,用这个设计运行模拟。我们看到,我们确实获得了更快的响应,但在噪声更大、电压更高的请求信号范围内,因此我们可能牺牲执行器寿命来实现更快的响应。
现在,作为一名工程师,这是一个可以决定的折衷方案,但是现在您可以使用这个工具,它可以为Simulink中建模的计划快速设计和调整PID控制器。演示到此结束。万博1manbetx
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