Simulink中系统PID控制调节

Simulink中系统PID控制调节天津科技大学：机械工程肖志鹏主要内容•查看系统响应•动态调节系统响应•PID控制参数调优•PID控制实现查看系统响应查看Simulink仿真系统响应：简单仿真系统查看Simulink仿真系统响应：1.在模型分析的节点选择线性分析点2.从菜单栏-Analysis-ControlDesign-LinearAnalysis...打开线性分析窗口3.在PlotResult选择系统分析图像，单击Linearize分析动态调节Simulink系统响应动态调节Simulink系统响应：1.在模型分析的节点选择线性分析点2.从菜单栏-Analysis-ControlDesign-CompensatorDesign...补偿设计窗口3.点击SelectBlocks...选择调节的模块，完成后点击TuneBlocks进行参数调优2.把调节参数定义为变量并在commandwindow输入初值动态调节Simulink系统响应：4.选择系统动态调节图像5.点击Next选择系统分析图像6.点击Finish输出图像动态调节图可以拖动图像改变系统特性，同时改变变量的值分析图只能做分析用动态调节Simulink系统响应：7.在补偿设计窗口选CompensatorEditor页选项，可以手动调节PID系数，完成后点击UpdateSimulinkBlockParameters更新参数8.在补偿设计窗口选AutomatedTuning页选项，可以自动调节最优系统PID系数，点击OptimizeCompensators...开始自动调节动态调节Simulink系统响应：9.在窗口Compensator页选项，选择要调节的项目，在窗口DesignRequirements页，点击Addnewdesignrequirement添加设计要求10.点击OK会在分析图像上显示出设计要求区间。点击StartOptimization，软件会开始自动迭代寻找符合要求的参数动态调节Simulink系统响应：11.在窗口树状图选择SISODesignTask，在CompensatorEditor页，点击UpdateSimulinkBlockParameters更新参数12.完成后关闭窗口，会提示是否保存测试数据。注意：调节模型中的PID系数是一个变量，如何直接关闭模型数据就不会保存下来，一定要保存得到的数据PID控制参数调优PID控制参数调优：汽车仿真系统PID控制参数调优：在Simulink中，专门的PIDController模块集成了PID系数调优的程序，可以很方便的确定符合实际系统的参数1.PID控制器的Controller可以选择控制器类型和时间域。在Main页，可以修改PID的主要参数;在PIDAdvanced页,可以设置输出值范围；DataTypes设置各参数的数据类型2.在模型分析的节点选择线性分析点3.在PIDAdvanced页,设置输出值上下限。在Main页点击Tune...开始PID调优PID控制实现PID控制实现：简单仿真系统PID控制实现：1）离散时间域2）考虑硬件条件3）控制算法生成代码1.打开PIDController，点击Discrete-time切换到离散域，Sampletime根据实际硬件的采样时间更改2.同样采用Tune..调节离散域下新的最优PID参数，系统从原来不稳定变成稳定PID控制实现：1）离散时间域2）考虑硬件条件3）控制算法生成代码3.在PIDController的DataTypes页，可以对每个PID参数进行定标处理4.右击PIDController，C/C++Code-BuidThisSubsystem生成PID控制算法对应的c代码，或者生成S-function进行软件在回路测试谢谢观赏水平有限如有错误欢迎指正参考资料：积分饱和简介所谓积分饱和现象是指若系统存在一个方向的偏差，PID控制器的输出由于积分作用的不断累加而加大，从而导致u(k)达到极限位置。此后若控制器输出继续增大，u(k)也不会再增大，即系统输出超出正常运行范围而进入了饱和区。一旦出现反向偏差，u(k)逐渐从饱和区退出。进入饱和区愈深则退饱和时间愈长。此段时间内，执行机构仍停留在极限位置而不能随着偏差反向立即做出相应的改变，这时系统就像失去控制一样，造成控制性能恶化。这种现象称为积分饱和现象或积分失控现象。相位裕度简介主要用来衡量负反馈系统的稳定性，并能用来预测闭环系统阶跃响应的过冲。相位裕度可以看作是系统进入不稳定状态之前可以增加的相位变化，相位裕度越大，系统越稳定，但同时时间响应速度减慢了，因此必须要有一个比较合适的相位裕度。经研究发现，相位裕度至少要45°，最好是60°。