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PID 调节器

调节 PID 控制器

说明

PID 调节器会自动调节 SISO 被控对象的 PID 控制器的增益,以实现性能和稳健性之间的平衡。您可以指定控制器类型,例如 PI、带导数滤波器的 PID 或二自由度 (2-DOF) PID 控制器。分析图可用于在时域和频域中检查控制器性能。您可以通过交互方式细化控制器的性能,以调整环路带宽和相位裕度,或者支持设定点跟踪或抗扰。

您可以将 PID 调节器用于由数值 LTI 模型表示的被控对象,如传递函数 (tf) 或状态空间 (ss) 模型。如果您有 Simulink® Control Design™ 软件,可以使用 PID 调节器来调节 Simulink 模型中的 PID ControllerPID Controller (2DOF) 模块。如果您有 System Identification Toolbox™ 软件,可以使用该 App 根据测得或仿真的数据来估计被控对象,并为估计的被控对象设计控制器。

实时编辑器中的交互式调节

有关实时编辑器中的交互式 PID 调节,请参阅调节 PID 控制器实时编辑器任务。此任务可以交互方式设计 PID 控制器,并为实时脚本自动生成 MATLAB® 代码。

PID Tuner app

打开 PID 调节器 App

  • MATLAB 工具条:在 App 选项卡上的控制系统设计和分析下,点击 App 图标。

  • MATLAB 命令提示符:输入 pidTuner

  • Simulink 模型:在 PID ControllerPID Controller (2DOF) 模块对话框中,点击调节

参数

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被控对象菜单显示 PID 调节器用于控制器设计的当前被控对象的名称。

使用以下菜单选项更改当前被控对象:

  • PID 调节器数据浏览器中显示的 LTI 模型列表。

  • 导入 - 从 MATLAB 工作区导入新 LTI 模型。

  • 重新线性化闭环 - 在不同快照时间线性化被控对象。请参阅在不同工作点上调节 (Simulink Control Design)。此选项仅在调节 Simulink 模型中的 PID ControllerPID Controller (2DOF) 模块时可用。

  • 辨识新被控对象 - 使用系统辨识从测得或仿真的系统响应数据中获得被控对象(需要 System Identification Toolbox 软件)。请参阅相关文档:

如果您正在为由 LTI 模型表示的被控对象调节 PID 控制器,则默认被控对象是:

  • 被控对象 = 1(如果您从 MATLAB 工具条的 App 选项卡中打开 PID 调节器,或您使用了不带输入参量的 pidTuner 命令)。

  • 您指定为 pidTuner 的输入参量的被控对象。

如果您正在调节 Simulink 模型中的 PID ControllerPID Controller (2DOF) 模块,则默认被控对象在模型初始条件指定的工作点处线性化。请参阅PID 调节器要处理的被控对象 (Simulink Control Design)

控制器类型指定 PID 控制器中存在哪些项。例如,PI 控制器有比例项和积分项。PDF 控制器具有比例项和滤波导数项。

  • 如果您正在为由 LTI 模型表示的被控对象调节控制器,请使用类型菜单指定控制器类型。当您更改控制器类型时,PID 调节器会自动设计新控制器。可用的控制器类型包括二自由度 PID 控制器,这种控制器在抗扰和参考跟踪之间的权衡中具有更大的灵活性。有关可用控制器类型的详细信息,请参阅PID Controller Types for Tuning

  • 如果您正在调节 Simulink 模型中的 PID ControllerPID Controller (2DOF) 模块,则类型字段会显示在模块对话框中指定的控制器类型。

此字段显示控制器形式。

  • 如果您正在为 LTI 模型表示的被控对象调节控制器,请使用形式菜单指定控制器形式。有关并行和标准形式的信息,请参阅 pidpidstd 参考页。

  • 如果您正在调节 Simulink 模型中的 PID ControllerPID Controller (2DOF) 模块,则形式字段会显示在模块对话框中指定的控制器形式。

菜单可用于切换 PID 调节器用来显示目标性能参数的域。

  • 时间 - 滑块设置响应时间瞬态特性

  • 频率 - 滑块设置带宽相位裕度

要细化控制器设计,您可以使用滑块或对应的数值来调整目标性能参数。

有关详细信息,请参阅:

  • 细化设计(调节 LTI 模型的控制器)

  • Refine the Design (Simulink Control Design)(调节 Simulink 模型中的 PID ControllerPID Controller (2DOF) 模块)

创建时域和频域分析图,以帮助分析 PID 控制器的性能。有关可用响应图的详细信息,请参阅:

编程用途

提示

  • 要在命令行中进行 PID 调节,请使用 pidtunepidtune 命令可以一次为多个被控对象设计控制器。

  • 有关实时编辑器中的交互式 PID 调节,请参阅调节 PID 控制器实时编辑器任务。此任务可以交互方式设计 PID 控制器,并为实时脚本自动生成 MATLAB 代码。

版本历史记录

在 R2010b 中推出

另请参阅

函数

实时编辑器任务