PID调谐器的介绍

PID调谐器为Simulink®PID控制器块提供了一种快速和广泛适用的单回路PID整定方法。通过这种方法，您可以调优PID控制器参数，以实现具有所需响应时间的鲁棒设计。

一个典型的设计工作流PID调谐器包括以下任务:

(1)启动PID调谐器．当启动时，该软件自动从Simulink模型计算线性植物模型，并设计初始控制器。

(2)调优控制器PID调谐器通过在两种设计模式下手动调整设计标准。调谐器计算稳健性稳定系统的PID参数。

(3)将设计好的控制器参数导出回PID控制器块，在Simulink中验证控制器性能。

打开模型

打开带有PID控制器块的发动机转速控制模型，花一些时间来探索它。

open_system (“scdspeedctrlpidblock”）

设计概述

在本例中，您将在发动机转速控制环中设计一个PI控制器。本设计的目标是跟踪来自Simulink步进块的参考信号scdspeedctrlpidblock /速度参考．设计要求为:

在本例中，通过设计PI控制器，可以稳定反馈循环并实现良好的参考跟踪性能scdspeedctrl / PID控制器在PID调谐器．

开放的PID调谐器

启动PID调谐器，双击PID控制器块，打开其块对话框。在主要选项卡上,单击调优．

最初的PID设计

当PID调谐器启动时，软件计算控制器看到的线性化植物模型。该软件自动识别工厂的输入和输出，并使用当前的工作点进行线性化。工厂可以有任何订单，也可以有时间延迟。

的PID调谐器计算一个初始PI控制器，以实现性能和鲁棒性之间的合理权衡。默认情况下，在图中显示步骤引用跟踪性能。

下图显示PID调谐器与初始设计对话:

显示PID参数

点击显示参数查看控制器参数P和I，以及一组性能和鲁棒性度量。在本例中，PI控制器的初始设计给出了2秒的沉降时间，满足要求。

在PID调谐器中调整PID设计

参考跟踪响应的超调量约为7.5%。因为在到达沉淀时间限制之前我们还有一些空间，你可以通过增加响应时间来减少超调。将响应时间滑块向左移动以增加闭环响应时间。注意，当您调整响应时间时，响应图、控制器参数和性能测量会更新。

下图显示了一个经过调整的PID设计，超调为零，稳定时间为4秒。设计的控制器有效地成为一个积分纯控制器。

完整的PID设计与性能权衡

为了实现零超调，同时将稳定时间减少到2秒以下，您需要利用两个滑块。您需要使控制响应更快，以减少稳定时间和增加鲁棒性，以减少超调。例如，您可以将响应时间从3.4秒减少到1.5秒，并将健壮性从0.6增加到0.72。

下图显示了这些设置下的闭环响应:

将调优参数写入PID控制器块

当你对线性工厂模型上的控制器性能感到满意后，你可以在非线性模型上测试设计。要做到这一点，单击更新块在PID调谐器．这个动作将参数写回Simulink模型中的PID控制器块。

下图是更新后的PID控制器块对话框:

完成了设计

闭环系统响应如下图所示:

结果表明，新控制器满足设计要求。

你也可以使用控制系统设计对PID控制器块进行设计，当PID控制器块属于多回路设计任务时。看这个例子单回路反馈/预滤波补偿器设计．

bdclose (“scdspeedctrlpidblock”）