模型描述

这个例子演示了如何使用带有设定点加权的二自由度PID控制来调节电动机的速度。该模型使用PID控制器(2自由度)块。该模型在550到250 rpm之间更改设定值。为了将单位转换为rad/s以便在PID控制器中使用，该模型使用信号转换块。

图1:用Simulink模型用二自由度PID控制直流电机。

电机为电枢控制直流电动机。电压输入控制电机的轴速。图2为电机框图。电机经历负载转矩(0 - 5海里)。

图2:电机框图。

二自由度PID控制

与PID控制器块相比，PID控制器(2DOF)块提供了额外的自由度，允许您在通过比例动作通道和导数动作通道时对设定点进行加权。图3显示了PID控制器(2DOF)框图。

图3:PID控制器的下掩码视图(2DOF)。

如图3所示，比例动作误差信号为

由导数作用信号得到的信号由

积分动作信号由

一般来说，设定点权重c设置为0。这防止了在设定值改变时发生不希望发生的瞬变，这种效应被称为导数踢．的定位点b影响控制器超调性能。一般来说,一个小b价值减少超调。然而,小b值还可能导致对设定值更改的响应变慢。有关选择正确的设定值的更多详细信息，请参阅参考[1]。

当而且，二自由度PID控制器的行为与经典PID控制器相同。

模拟与b= 1,c= 1

当而且，二自由度PID控制器的行为与经典PID控制器相同。模型的控制信号、设定点信号和闭环响应如图4所示。

图4:控制信号，设定值与测量输出。

图4清楚地显示了控制信号中的峰值，这是由对设定值变化的积极的比例和导数响应引起的。修改b而且c权重可以降低这种响应的攻击性，如下所示。

模拟与b= 0和c= 0

在这种情况下，二自由度PID控制器称为I-PD，其中只有I动作作用于经典误差信号，而PD动作只作用于测量输出。

图5:控制信号，设定值与测量输出。

仿真结果表明，由于设定点的突然变化，控制信号不会出现大的暂态。

有关如何选择的更多信息，请参阅参考[1]b而且c．

总结

PID控制器(2DOF)块支持两个自由度的PID控制。使用此块跟踪复杂的设定值配置文件和调节突发设定值变化对控制信号瞬态的影响。您可以使用Simulink®控制设计™中的PID调谐器自动调谐所有增益(P, I, D, N，b，c)的PID控制器(2DOF)块。

参考文献