MatlabsimulinkPIDControllerPID控制器.docx
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MatlabsimulinkPIDControllerPID控制器
MatlabsimulinkPIDControllerPID控制器
模拟连续或离散时间的PID控制器
库
连续,离散
说明
在Simulink模型实现一个连续或离散时间控制器(PID,PI,PD,P,I)。
PID控制器的增益是可调的手动或自动方式。
自动调整需要Simulink控制设计软件(PID调谐器或SISO设计工具)。
PIDControllerblock块的输出是输入的加权总和的信号,输入信号的积分,和输入信号的导数。
权重比例,积分和微分增益参数。
一阶极点滤波器的微分动作。
PIDController模块的配置选项包括:
控制器的类型(PID,PI,PD,P,或我)
控制器形式(并行或理想)
时域(连续或离散)
初始条件和复位触发
输出饱和的限制,并置抗饱和机制
无波动地控制传输的信号跟踪和多回路控制
在一个公共执行方式中,PID控制器块的前馈路径中的反馈环路工作:
块的输入端通常是一个误差信号,这是一个参考信号和所述系统的输出之间的差异。
对于两个输入的块,允许给定值的加权,请参阅PIDController(2DOF))块。
您可以生成代码来实现你的控制器可以使用任何Simulink的数据类型,包括定点数据类型。
(代码生成需要Simulink编码器软件定点的实现需要定点工具箱)。
对于一些应用程序的PIDController块的例子来说明,请参阅下面的仿真演示:
:
使用PID控制器的抗饱和控制
手动无波动控制传输和PID控制
数据类型支持
PIDController模块接受Simulink软件支持的任何数值数据类型,包括定点数据类型的实际信号。
Simulink文档了解更多信息,请参见DataTypesSupportedbySimulink
参数
下表总结了PIDController模块参数,访问模块参数对话框。
课题
参数
Choosecontrollerformandtype.
选择控制器形式和类型。
ControllerForm在Main选项卡
Controller
Choosediscreteorcontinuoustime.
选择离散或连续的时间。
Time-domain
Sampletime
Chooseanintegrationmethod(discretetime).选择积分方法(离散时间)。
Integratormethod
Filtermethod
Setandtunecontrollergains.
控制器的增益设置和调整
Proportional(P)在Main选项卡
Integral(I)在Main选项卡
Derivative(D)在Main选项卡
Filtercoefficient(N)在Main选项卡
Setintegratorandfilterinitialconditions.设置积分器和过滤器的初始条件。
InitialconditionsSource在Main选项卡
IntegratorInitialcondition在Main选项卡
FilterInitialcondition在Main选项卡
Externalreset在Main选项卡
Ignoreresetwhenlinearizing在Main选项卡
Limitblockoutput.
限位块输出。
Limitoutput在PIDAdvanced选项卡中
Lowersaturationlimit在PIDAdvanced选项卡中
Uppersaturationlimit在PIDAdvanced选项卡中
Ignoresaturationwhenlinearizing在PIDAdvanced选项卡中
Configureanti-windupmechanism(whenyoulimitblockoutput).配置抗饱和机制(当你在限制块输出)。
Anti-windupmethod在PIDAdvanced选项卡中
Back-calculationgain(Kb)在PIDAdvanced选项卡中
Enablesignaltracking启用信号跟踪。
.
Enabletrackingmode在PIDAdvanced选项卡中
Trackinggain(Kt)在PIDAdvanced选项卡中
Configuredatatypes.
配置数据类型。
Parameterdatatype在DataType选项卡
Productoutputdatatype在DataType选项
Summationoutputdatatype在DataType选项
Accumulatordatatype在DataType选项
Integratoroutputdatatype在DataType选项
Filteroutputdatatype在DataType选项
Saturationoutputdatatype在DataType选项
Lockoutputdatatypesettingagainstchangesbythefixed-pointtools在DataType选项
Saturateonintegeroverflow在DataType选项
Integerroundingmode在DataType选项
Configureblockforcodegeneration
配置块生成代码。
.
Statename在StateAttributes选项卡
StatenamemustresolvetoSimulinksignalobject在StateAttributes选项卡
Codegenerationstorageclass在StateAttributes选项卡
Codegenerationstoragetypequalifier在StateAttributes选项卡
Controllerform
选择控制器的形式。
设置
Parallel(默认)
选择的控制器的形式,其中输出是总和的比例,积分和微分作用,加权根据独立的增益参数P,I和D的滤波器系数,N设置微分滤波器的极点位置。
对于一个连续时间并联PID控制器的传递函数是:
对于一个离散时间的并联PID控制器的传递函数的形式如下:
Integratormethod来确定(z)和Filtermethod的B(Z)方法确定(采样时间Ts):
向前欧拉方法
向后欧拉方法
梯度方法
(由积分法测定)
(滤波算法确定)
块“对话框中显示当前设置的控制器的传递函数。
ParallelPIDController
Ideal
选择一个控制器构成的比例增益P作用于所有的动作的总和。
为并行形式的传递函数是相同的,除了使P乘以所有信号。
对于一个连续时间理想的PID控制器,传递函数是:
对于一个离散时间的理想的PID控制器的传递函数是:
ntegratormethod来确定(z)和Filtermethod确定B(Z)如前所述。
IdealPIDController
Controller
指定的控制器类型。
设置
PID(默认)
实现控制器与比例,积分和微分作用.
PI
实现一个控制器的比例和积分作用。
PD
实现控制器的比例和微分作用。
P
实现一个控制器比例作用。
I
实现控制器的积分行动。
当前设置模块的控制器的传递函数在对话框中显示。
Time-domain
选择连续或离散时间域。
改变模块的外观,以反映您的选择。
设置
Continuous-time(默认)
选择连续时间表示形式。
Discrete-time
选择离散时间表示。
选择离散时间,您还可以指定
Sampletime,这是离散的样本之间的间隔。
离散式积分方法积分器和导数的过滤器使用Integratormethod和Filtermethod的菜单。
.
Integratormethod
(仅适用于当您设定Time-domain的Discrete-time。
)指定的方法来计算积分器的输出。
对于离散时间积分方法的更多信息,请参阅Discrete-TimeIntegrator。
设置
ForwardEuler(默认)
选择正向矩形(左侧)逼近。
.
此方法最好是较小的采样时间,奈奎斯特极限控制器的带宽相比要大得多。
较大的采样时间,即使在离散系统是稳定的持续时间,在向前欧拉方法可能会导致不稳定。
BackwardEuler
选择向后矩形的(右侧)逼近。
如果您正在生成代码,使用Simulink编码器软件或定点工产品具箱,你激活后计算抗饱和的方法,这种方法可能会导致在你的控制器的代数环。
代数环可能会导致生成的代码速度较慢。
Simulink代数环模型的更多信息,请参阅在Simulink文档的AlgebraicLoops
向后欧拉方法的优点是离散的稳定
Trapezoidal
选择双线性逼近。
如果您正在生成代码,使用Simulink编码器软件或定点工具箱产品,你激活后计算的抗饱和的方法,这种方法可能会导致在你的控制器的代数环。
代数环可能会导致生成的代码速度较慢。
在Simulink模型的代数环的更多信息,请参阅AlgebraicLoops
梯形的方法的一个优点是,使用这种方法在稳定的连续时间系统离散化总是产生一个稳定的离散时间的结果。
所有可用的方法,梯形方法都可以得到最接近的的离散系统和相应的连续时间系统的频域特性。
Filtermethod
(仅适用于当您设定Time-domain的Discrete-time。
)指定的方法使用计算导数过滤器的输出。
对于离散时间积分方法的更多信息,请参阅Discrete-TimeIntegrator。
设置
ForwardEuler(默认)
选择正向矩形(左侧)逼近。
.
此方法最好是较小的采样时间,奈奎斯特极限控制器的带宽相比要大得多。
较大的采样时间,即使在离散系统是稳定的持续时间,在向前欧拉方法可能会导致不稳定。
BackwardEuler
选择向后矩形的(右侧)逼近。
如果您正在生成代码,使用Simulink编码器软件或定点工产品具箱,你激活后计算抗饱和的方法,这种方法可能会导致在你的控制器的代数环。
代数环可能会导致生成的代码速度较慢。
Simulink代数环模型的更多信息,请参阅在Simulink文档的AlgebraicLoops
向后欧拉方法的优点是离散稳定的连续时间系统,使用此方法总是产生一个稳定的离散时间的结果。
任何过滤器的参数值N>0用这种方法产生一个稳定的结果。
.
Trapezoidal
选择双线性逼近。
如果您正在生成代码,使用Simulink编码器软件或定点工具箱产品,你激活后计算的抗饱和的方法,这种方法可能会导致在你的控制器的代数环。
代数环可能会导致生成的代码速度较慢。
在Simulink模型的代数环的更多信息,请参阅AlgebraicLoops
梯形的方法的一个优点是,使用这种方法稳定的连续时间系统离散化总是产生一个稳定的离散时间的结果。
任何过滤器的参数值N>0用这种方法产生一个稳定的结果。
所有可用的过滤器的方法,梯形的方法产生的离散化的系统和相应的连续时间系统的频域的之间的
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