主要内容

实现增益计划PID控制器

这个例子展示了如何在Simulink中实现增益计划控制®模型使用一系列PID控制器。PID控制器是针对工厂的一系列稳态工作点进行调优的,这是高度非线性的。

这个例子建立在所做的工作之上多工作点PID控制器设计族.在那个例子中,连续搅拌釜式反应器(CSTR)装置模型在有输出浓度的稳态运行点线性化C= 2,3,…8 9。CSTR装置的非线性在不同的输出浓度下产生不同的线性化动力学。该示例使用pidtune命令,为每个输出浓度生成和调优单独的PID控制器。

你可以期望每个控制器在其相应的输出浓度附近的小工作范围内表现良好。的用法PID控制器块在增益计划配置中实现所有这些控制器。在这种配置中,PID增益随着输出浓度的变化而变化。这种配置确保了在控制系统工作范围内的任何输出浓度下良好的PID控制。

从中生成的控制器开始多工作点PID控制器设计族.如果这些控制器还没有在MATLAB中®工作区,从数据文件加载它们PIDGainSchedExample.mat

负载PIDGainSchedExample

这个操作将两个变量放在MATLAB工作区中,控制器而且C.模型组控制器包含八个pid模型,每个调整为一个输出浓度的矢量C

要在增益计划配置中实现这些控制器,请创建查找表,将每个输出浓度与相应的PID增益集关联起来。仿真软件模型PIDGainSchedCSTRExampleModel包含这样的查找表,配置为为CSTR工厂提供增益计划控制。打开这个模型。

open_system (“PIDGainSchedCSTRExampleModel”

在这个模型中,PID控制器块配置为PID系数的外部输入端口。使用外部输入可以使系数随着输出浓度的变化而变化。打开块以检查配置。

设置参数外部启用系数的输入端口。

该模型使用一维查找表块为每个PID系数。一般来说,对于增益调度PID控制,使用调度变量作为查找表输入,相应的控制器系数值作为输出。在本例中,CSTR工厂输出浓度是查找表输入,输出是与该浓度对应的PID系数。要查看如何配置查找表,请打开P查找表块。

表数据参数包含每个控制器的比例系数数组,控制器。Kp.的属性的详细信息pid模型控制器数组,看到pid)。该数组中的每个条目对应于该数组中的一个条目C它被输入断点1参数。的浓度值C,P查找表Block进行线性插值来确定比例系数的值。为积分系数和导数系数设置查找表,请配置我查找表而且维查找表块使用控制器。Ki而且控制器。Kd,分别。对于这个例子,这个配置已经在模型中完成了。

pid模型控制器阵列将导数滤波系数表示为时间常数,控制器。特遣部队(见pid更多信息请参考页面)。然而,PID控制器Block将导数滤波系数表示为逆常数,N.因此,N查找表块必须配置为使用中的每个值的倒数控制器。特遣部队.打开N查找表块查看配置。

模拟模型。的浓度定位点块被配置为步进通过跨越之间的操作范围的设定值序列C = 2而且C = 9(在瞄准镜上以黄色显示)。仿真表明增益计划配置在这个范围内(范围上的粉红色)实现了良好的设定值跟踪。

正如在多工作点PID控制器设计族, CSTR装置在运行范围之间是不稳定的C = 4而且C = 7.增益计划PID控制器使装置稳定,在整个不稳定区域产生良好的设定点跟踪。为了充分验证针对非线性装置的控制设计,应用各种设定值测试序列,以测试在操作范围内不同大小和方向的步骤的跟踪性能。中设置的所有条目,还可以将性能与没有增益调度的设计进行比较控制器数组相等。

另请参阅

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