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PID 调节器

调节 PID 控制器

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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 Controller 或 PID 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 Controller 或 PID Controller (2DOF) 模块对话框中，点击调节。

示例

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Tune at a Different Operating Point (Simulink Control Design)。此选项仅在调节 Simulink 模型中的 PID Controller 或 PID 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 Controller 或 PID 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 Controller 或 PID 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 pid 和 pidstd 参考页。

  • 如果您正在调节 Simulink 模型中的 PID Controller 或 PID 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。

域菜单可用于切换 PID 调节器用来显示目标性能参数的域。

  • 时间 - 滑块设置响应时间和瞬态特性。

  • 频率 - 滑块设置带宽和相位裕度。

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 Controller 或 PID 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

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提示

  • 要在命令行中进行 PID 调节，请使用 pidtune。pidtune 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