主要内容

何时使用PID自动整定

PID自动调谐器阻塞动态仿真模块®控制设计™无需参数化工厂模型或初始控制器设计即可调优PID控制器。如果你有一个代码生成产品，比如仿真软件编码器™，您可以生成在硬件上实现调优算法的代码。将算法部署到硬件上，您可以对物理工厂的控制器进行调优，无论是否使用Simulink来管理调优过程。

要实现无模型调优，请使用闭环PID自动调谐器或开环PID自动调谐器块。这些块执行频率响应估计实验，将信号注入植物，并分别在反馈回路关闭或打开时测量植物输出。这些块使用得到的估计频率响应来调整装置的PID增益。

PID自动整定适用于任何渐近稳定或积分SISO装置，无论是低阶或高阶，有或没有时滞，有或没有直接馈通。它可以调优任何类型的PID控制器。您可以通过块的输入触发调优过程，因此您可以在任何时候调优控制器。

物理装置的PID自动整定

嵌入式PID自动整定是一个有用的选择，当你有一个PID控制系统和一个试验台或控制环境的操作。在这种情况下，您可以在硬件上部署一个自动调谐器块，并自动调谐系统中PID控制器的增益。

在实践中，您可以通过以下几种方式管理PID自动整定过程，包括:

植物模型的PID自整定动态仿真模块

如果你在Simulink中有一个植物模型，你可以使用PID自动整定:

  • 获得您的工厂的初始PID设计，您可以通过针对物理工厂进行调优来优化它。

  • 在实时调整控制器之前，预览工厂响应并调整PID自动整定的设置。这样做有助于确保实时调优不会使系统超出理想的操作范围。

有关更多信息，请参见基于Simulink的电站PID自整定研究．

闭环与开环PID自整定

PID自动调谐工具让你调谐:

  • 在闭环配置中，您的工厂在现有PID控制器的控制下(闭环PID自动调谐器块)。

  • 在开环配置中(开环PID自动调谐器块)。使用开环自动调谐，如果工厂处于反馈回路中，自动调谐器将在调谐过程期间打开回路。

一般来说，如果没有初始PID设计，可以从开环自动调优开始，然后切换到闭环自动调优进行重新调优或细化。如果您的工厂有一个初始PID设计，请使用闭环调优，这对您的工厂更安全。通过闭环自动调优，控制器保持在循环中以:

  • 在估算实验期间，排除意外的设备干扰，以维持设备的安全运行。

  • 减少用于实验的扰动使装置远离所需工作点的风险。

闭环自动调优方法的其他优点包括:

  • 闭环调谐适用于多积分器工厂。相反，对于多积分器工厂，不能使用开环自动调优。在开环调优期间，即使是单积分器工厂也有偏离理想工作点的风险。

  • 由于反馈回路保持封闭，在调优过程中不需要担心控制器饱和。相比之下，开环自动调谐，具有积分动作的控制器可以在开环时饱和。当调谐过程结束时，这种饱和会在植物输入中产生跳跃。使用开环调优，您必须采取额外的步骤，以确保控制器在调优期间继续跟踪自动调谐器块输出。(例如，基于Simulink的电站PID自整定研究)。

如果工厂的安全运行不是一个实际的问题(例如在Simulink中针对工厂模型进行调优时)，开环自动调优具有以下优点:

  • 开环调谐可以得到更精确的频率响应估计和调谐。在闭环调谐中，控制器抑制注入扰动，这可能导致不准确的频率响应估计和较差的调谐结果。

  • 开环调优更快。闭环调谐使用低频扰动信号，这使得该过程大约长三倍。

  • 部署算法的内存占用略小。

谨慎

  • 对于不稳定的设备，不要使用闭环或开环PID自动整定。

  • 对于有多个积分器的工厂，不要使用开环PID自动整定。你可以使用闭环PID自动整定与多积分器工厂。

要开始使用任一类型的PID自动调谐器，请参见PID自动整定如何工作．

何时不使用PID自动整定

PID自整定不适合不稳定的设备。在开环调谐中应用的扰动可以使不稳定的电站运行到对电站不安全的工况。虽然闭环自动调优没有这种风险，但对于不稳定的植物，它不会产生有意义的调优结果。

PID自整定在估计实验中出现较大扰动时效果不佳。扰动扭曲了植物对扰动信号的响应，产生较差的估计结果。

另请参阅

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