How to Tune a PID Controller in Simulink: A Comprehensive Guide (Bằng tiếng Anh)

Học cách điều chỉnh một bộ điều khiển PID đồng thời với hướng dẫn toàn diện này. Thực hiện từng bước những chỉ dẫn để thiết lập mô hình, cấu hình bộ điều khiển PID, sử dụng bộ điều khiển PID, và xác nhận tính kiểm soát của bạn#39; s Hiệu suất.

1. Giới thiệu

Các bộ điều khiển PID là những phần tử quan trọng trong các hệ thống điều khiển, thường được sử dụng để điều chỉnh nhiệt độ, tốc độ, tốc độ và các biến quá trình khác. PID đại diện cho tỷ lệ, tích phân và đạo hàm; Ba hệ số cơ bản của nó tạo nên thuật toán của nó và yêu cầu điều chỉnh thích hợp để cung cấp hiệu suất hệ thống tối ưu. Môi trường lập trình mô phỏng dựa trên MatLAB cung cấp các công cụ mạnh mẽ để thiết kế và điều chỉnh các bộ điều khiển PID; Bài viết này sẽ hướng dẫn bạn qua quá trình này bằng cách giả lập để đạt được đáp ứng hệ thống mong muốn.

2. Thiết lập mô hình giả lập

Để bắt đầu với mô hình hóa Simulink, open Simulink và tạo ra một mô hình mới. Mô hình mới của bạn phải chứa nhiều khối như bộ điều khiển PID, mô hình thực vật và khối tầm vực để hoàn thành; Mỗi bộ điều khiển phục vụ một chức năng khác biệt - ví dụ bộ điều khiển PID thực hiện thuật toán điều khiển PID trong khi mô hình thực vật mô tả hệ thống của bạn mà YOU' kiểm soát lại trong khi khối phạm vi cho phép bạn hình dung phản hồi của hệ thống trực quan.

1. Khởi động MATLAB và mở Simulink bằng cách nhấp vào biểu tượng của nó, hoặc gõ Simulink, vào cửa sổ lệnh của MATLAB.

2. Crate là mô hình mới bằng cách chọn " New" và chọn " mô hình, " Bạn có thể nhanh chóng tạo ra một mô hình mô phỏng mới chỉ trong vài phút! 3

Thêm khối: Sử dụng trình duyệt thư viện để thêm bộ điều khiển PID, mô hình thực vật và khối phạm vi vào mô hình của bạn.

4. Khối Conect: Lắp ráp các khối thành một hệ thống điều khiển kín hiệu quả bằng cách kết nối đầu ra của chúng từ mô hình nhà máy đến đầu vào của bộ điều khiển PID và quay trở lại như đầu ra cho mô hình nhà máy; Ngoài ra, kết nối khối phạm vi như đầu ra của mô hình thực vật để hình dung đáp ứng hệ thống và quan sát hiệu suất theo thời gian.

3. Một khi bạn đã tạo ra mô hình giả lập của mình

Một khi mô hình mô phỏng của bạn đã được thiết lập, bước tiếp theo trong cấu hình một khối điều khiển PID phải thiết lập các giá trị ban đầu của nó cho tỷ lệ (P), tích phân (I) và độ lợi vi phân. Bằng cách kích đúp vào cái khối YOU' LL mở hộp thoại tham số nơi bạn có thể thiết lập lợi ích vi phân tỷ lệ thuận như giá trị ban đầu cho P, I, D lợi.

1. Khối Wigner tới hộp thoại điều khiển PID. 2. Đặt ra giá trị ban đầu. Bước này có thể bao gồm việc đưa vào P ban đầu, I và D lợi nhuận, mà bạn nên dựa vào ước tính ban đầu hoặc kinh nghiệm trước đó của bạn với các hệ thống tương tự.

3. Wingner Controller To Parameter Dialog Box Step (bằng tiếng Anh).

Save Configuration: click " OK" Sẽ lưu lại bối cảnh và kết thúc câu chuyện.

Simulink cung cấp một công cụ điều chỉnh PID, tự động điều chỉnh các thông số điều khiển PID cho đến khi đạt được đáp ứng hệ thống mong muốn. Mô hình thực vật tuyến tính hóa, nó tính toán các thông số PID ban đầu dựa trên động lực hệ thống.

1.

Để sử dụng điều chỉnh PID: nhấp vào nút điều khiển PID trong một khối điều khiển PID mở ra một bộ điều chỉnh PID để điều chỉnh tự động các mô hình thực vật và các thông số PID. 2. Điều chỉnh tự động: Khi bắt đầu, bộ điều chỉnh PID này sẽ tuyến tính hóa các mô hình thực vật vì nó tự động tính các thông số PID ban đầu cho mục đích điều chỉnh.

3.

Đáp ứng điều chỉnh: sử dụng thời gian đáp ứng và bộ trượt hành vi thoáng qua để đáp ứng hệ thống tinh chỉnh. Thời gian đáp ứng quy định mức độ thay đổi nhanh chóng trong trạng thái hệ thống được công nhận trong khi hành vi thoáng qua kiểm soát quá mức/thời gian xác định.

4. Sau đó: Đối với những điều chỉnh tiếp theo, sử dụng thời gian đáp ứng/trượt hành vi thoáng qua kiểm soát tốc độ/tốc độ phản ứng trong khi hành vi thoáng qua kiểm soát quá mức và thời gian thanh toán tương ứng

Truy cập ngày 30 tháng 12 năm 2012. Update Block: Click &Quot; Update Block" để áp dụng các thông số cá nhân vào khối điều khiển PID.

4. Mô phỏng và phân tích phản ứng

Một khi bộ điều khiển PID của bạn đã được điều chỉnh đến mức hoàn hảo, hãy thực hiện mô phỏng của nó để quan sát phản ứng của nó. Khối tầm vực hiển thị đầu ra của mô hình nhà máy để bạn có thể so sánh giá trị của nó với tín hiệu tham chiếu của bạn.

1. Chạy mô phỏng: nhấn " Run" Trong Simulink' THANH công cụ S sẽ bắt đầu mô phỏng. 2. Phản hồi quan sát: Sử dụng các khối phạm vi sẽ cho phép chúng ta hình dung phản ứng của hệ thống nếu điều chỉnh PID là chính xác; Đầu ra nên gần giống như đầu ra tín hiệu tham chiếu của bộ điều khiển PID nếu bước này đã được hoàn thành thành công.

3. Đánh giá các số liệu hiệu suất: Xem xét các số liệu hiệu suất chính như thời gian tăng, thời gian quyết định và phóng đại để đánh giá liệu hệ thống của bạn có đáp ứng các tiêu chí hiệu suất mong muốn.

5. Một sự điều chỉnh tinh vi

Nếu có sự điều chỉnh ban đầu của Hasn' T cung cấp hiệu suất mong muốn, các điều chỉnh bổ sung của lợi PID có thể được yêu cầu để đạt được kết quả tối ưu. Để thực hiện bước này từng bước thay đổi lặp đi lặp lại P, I và D độ lợi và mô phỏng chạy cho đến khi kết quả mong muốn được đáp ứng.

1. Lắc lư trong khối điều khiển PID để điều chỉnh P, I và D độ lợi

Lặp lại: Điều chỉnh lợi ích khi cần thiết cho đến khi hệ thống của bạn đáp ứng các tiêu chí hiệu suất mong muốn.

6. Kiểm soát bộ điều khiển

Sau khi điều chỉnh một bộ điều khiển PID, điều quan trọng là hiệu suất của nó trong các điều kiện vận hành khác nhau được xác nhận để đảm bảo hoạt động tối ưu ngay cả trong các biến thể nhiễu và tham số. Kiểm soát

Sau khi thiết lập các thông số điều khiển PID của bạn một cách chính xác, hiệu quả của nó cần phải được xác nhận phù hợp trong các môi trường khác nhau - bước này đảm bảo nó thực hiện một cách đáng tin cậy ngay cả khi các biến thể rối loạn hoặc tham số phát sinh.

1. Xác nhận trong các điều kiện khác nhau: xác nhận bộ điều khiển PID được điều chỉnh của bạn trong các điều kiện hoạt động khác nhau như điểm đặt và nhiễu khác nhau để đảm bảo nó duy trì hiệu quả trên tất cả chúng. 2. Phân tích bền vững: Xác minh rằng hiệu suất của nó vẫn ổn định ngay cả với những thay đổi đối với thông số hệ thống hoặc rối loạn bên ngoài gây ra thay đổi bên trong. Số 3.

Điều chỉnh độ lợi PID: Nếu có thêm bất kỳ thay đổi nào để cải thiện sức mạnh và hiệu suất là cần thiết, điều chỉnh độ lợi PID tiếp theo cho phù hợp.

7. Điều chỉnh một bộ điều khiển PID

Trong Simulink liên quan đến việc thiết lập mô hình, cấu hình và điều chỉnh bộ điều khiển PID của nó bằng cách sử dụng PID Tuner' S Automatic Tuning Feature, mô phỏng và phân tích mô phỏng phản ứng, tinh chỉnh hiệu suất của bộ điều khiển khi cần thiết và xác nhận hiệu suất của nó so với yêu cầu hệ thống mong muốn. Điều chỉnh PID thích hợp có thể dẫn đến hiệu suất hệ thống tối ưu cũng như sự ổn định và mạnh mẽ - bằng cách theo các bài#39; s bước bạn sẽ thành công điều khiển PID trong mô phỏng nhu cầu của hệ thống cụ thể và đạt được các yêu cầu đáp ứng mong muốn để đáp ứng hệ thống tối ưu!