用于设定点跟踪的双自由度 PID 控制

二自由度 PID 控制

与 PID Controller 模块相比，PID 控制器 (2DOF) 模块提供了额外的自由度，允许您在设定点通过比例作用通道和微分作用通道时对其进行加权。

比例作用误差信号由下式给出：

.

微分作用信号所见的信号由下式给出

,

积分作用信号为

.

一般来说，设定点权重 c 设置为 0。如果设定点发生变化，此值可防止出现不良瞬变，这种效应称为导数冲击。设定点 b 影响控制器的过冲性能。一般来说，较小的 b 值可以减少过冲。然而，较小的 b 值也会导致对设定点变化的响应变慢。有关选择正确设定值的更多详细信息，请参阅[1]。

当 和 时，二自由度 PID 控制器的行为与经典 PID 控制器相同。

使用 b = 1 和 c = 1 进行仿真

当 和 时，二自由度 PID 控制器的行为与经典 PID 控制器相同。

正如示波器所示，控制信号中的尖峰是由对设定点变化的激烈比例和微分响应引起的。修改 b 和 c 权重可以使这种响应不那么激烈。

使用 b = 0 和 c = 0 进行仿真

在这种情况下，二自由度 PID 控制器称为 I-PD，其中只有 I 动作作用于经典误差信号，而 PD 动作仅作用于测量输出。

仿真结果表明，由于设定值的突然变化，控制信号中不存在大的瞬变。

有关如何选择 b 和 c 的更多信息，请参阅[1]。

如果您有 Simulink® Control Design™，您可以使用 PID 调节器自动调节所有 PID 控制器（2DOF）模块增益（P、I、D、N、b、c）。