How to make a PID controller in Simulink: A Comprehensive Guide (bằng tiếng Anh)

Học cách sáng tạo và thực hiệnBộ điều khiển PIDđồng thời. Hướng dẫn bao gồm tất cả mọi thứ, từ việc thiết lập môi trường cho đến việc điều chỉnh và phân tích Controller' s Hiệu suất.

1. Sau đây là lời giới thiệu ngắn gọn về chủ đề này:

Bộ điều khiển PID là một thành phần quan trọng của nhiều hệ thống điều khiển công nghiệp. Nó cho phép kiểm soát quá trình chính xác và ổn định. It' S là một nền tảng tuyệt vời để tạo và thực hiện các bộ điều khiển PID. Bài viết này sẽ kiểm tra việc tạo ra một bộ điều khiển PID giả lập, bắt đầu với việc thiết lập môi trường mô phỏng và kết thúc với việc điều chỉnh nó cho hiệu suất tối đa.

2. Simulink: bắt đầu với phần mềm

Rau DIếp#39; s bắt đầu bằng cách làm quen với sự giả lập. Simulink, là một phần của MATLAB' S Suite, cung cấp phương pháp tiếp cận sơ đồ khối cho các hệ thống mô hình hóa. Open MATLAB, và sau đó nhấn nút Simulink để tạo một Simulink. Để tạo ra một mô hình, nhấp " mô hình trống ". Điều này sẽ mở ra trang bắt đầu. Trình duyệt thư viện Simulink cho phép bạn thêm các khối cần thiết cần thiết cho thiết kế bộ điều khiển PID. Các khối chính bao gồm bộ điều khiển PID, chức năng truyền cho mô hình thực vật, cũng như các bồn rửa khác nhau và nguồn như các khối bước và phạm vi.

3. Thiết kế bộ điều khiển PID

Simulink' bước đầu tiên của S là xây dựng mô hình nhà máy. Mô hình nhà máy sử dụng khối chức năng truyền. Mô hình này thể hiện một hệ thống mà bạn đang cố gắng điều khiển. Ví dụ, bạn có thể biểu diễn nhà máy bằng cách truyền các dạng frac1 (s + 1).

Thêm một khối có độ lợi và đặt giá trị của nó theo mức tăng mong muốn. Bạn có thể thêm các thành phần phái sinh (D) bằng cách sử dụng khối tổng. Bạn cũng có thể sử dụng bộ điều khiển PID từ trình duyệt thư viện Simulink để kết hợp cả ba thành phần vào một khối duy nhất.

4. Điều khiển PID

Để đạt được hiệu suất điều khiển mong muốn, bộ điều khiển PID phải được điều chỉnh bằng cách điều chỉnh độ lợi tích phân, đạo hàm và tỷ lệ của nó. Điều chỉnh thủ công có thể thực hiện được bằng cách điều chỉnh lợi ích tăng dần và theo dõi phản ứng của hệ thống. Simulink cung cấp một ứng dụng gọi là PID Tuner tự động điều chỉnh. Nhấn đúp vào bộ điều khiển PID và sau đó vào " Tune button" để sử dụng bộ điều khiển PID. Bộ điều khiển PID tính toán các thông số PID tốt nhất tự động dựa trên mô hình thực vật của bạn, và các đặc tính đáp ứng mong muốn. Bộ điều khiển PID cho phép bạn điều chỉnh thời gian phản hồi, hành vi thoáng qua và nhiều hơn khi sử dụng thanh trượt.

5. Mô phỏng và phân tích bộ điều khiển PID

Bạn có thể mô phỏng hiệu suất của điều khiển PID một khi nó đã được thiết kế và hiệu chỉnh. Kết nối khối tầm vực với đầu ra của nhà máy mô hình và kết nối khối bước với đầu vào để xem đáp ứng. Phân tích các kết quả và chạy mô phỏng để xác định controller' s Hiệu suất. Bằng cách thay đổi các thông số PID, bạn có thể so sánh các kỹ thuật điều chỉnh khác nhau và quan sát ảnh hưởng trên đáp ứng hệ thống. Simulink cung cấp các công cụ khác nhau để đánh giá hiệu suất và hiệu quả của bộ điều khiển PID, chẳng hạn như biểu đồ Bode hoặc biểu đồ phản hồi bước.

6. Lời khuyên và tính năng tốt nhất

Chúng ta có thể sử dụng các tính năng tiên tiến như các khối chống windup và bão hòa để cải thiện hiệu suất của bộ điều khiển PID. Sơ đồ chống windup ngăn cản khâu tích lũy quá nhiều khi đầu ra của bộ điều khiển bị bão hòa. Bạn có thể đạt được điều này bằng cách thêm các khối bão hòa để giới hạn đầu ra của bộ điều khiển, và quay lại các khối tính toán để điều chỉnh các điều khoản tích phân tương ứng. Bạn cũng có thể tối ưu hoá hiệu suất của PID bằng cách thử các phương pháp điều chỉnh và cấu hình khác nhau. Tính linh hoạt của Simulink cho phép bạn kiểm tra các kịch bản khác nhau và điều chỉnh bộ điều khiển để có được hiệu suất tốt nhất.

7. Kết luận của bài là:

Simulink' thiết kế bộ điều khiển S PID bao gồm nhiều bước. Chúng bao gồm thiết lập một môi trường, tạo ra mô hình thực vật, cài đặt PID, điều chỉnh thông số và phân tích hiệu suất. Simulink là một công cụ mạnh mẽ với một giao diện trực quan làm cho nó trở thành một nền tảng tuyệt vời cho mô phỏng và thiết kế PID. Bạn có thể xây dựng bộ điều khiển PID tốt, hiệu quả và phù hợp với ứng dụng mà bạn đang sử dụng bằng cách tuân theo những bước này. Bạn có thể cải thiện hiệu suất kiểm soát của mình bằng cách thử nghiệm với các thiết kế khác nhau và các kỹ thuật điều chỉnh.