在不同工作点上调节

默认情况下，PID 调节器会线性化您的被控对象，并在 Simulink® 模型中的初始条件指定的工作点上设计一个控制器。有时，此工作点不同于您要为其设计控制器的工作点。例如，您要为处于稳态的系统设计一个控制器。然而，在初始条件下，Simulink 模型通常不处于稳态。在这种情况下，请更改 PID 调节器用于线性化被控对象和设计控制器的工作点。

要为 PID 调节器设置新工作点，请使用以下方法之一。您选择的方法取决于您对所需工作点的了解情况。

  • 使用已知状态值在模型中手动指定工况。

  • 在特定仿真时间重新线性化模型。

  • 导入先前计算的工作点或线性模型。

在 PID 调节器根据更新的工作点生成新的初始控制器设计后，您可以分析控制器设计。有关详细信息，请参阅Analyze Design in PID Tuner。

在模型中手动指定工况

如果您知道产生所需稳态工况的模型状态，则可以直接在模型中指定这些状态。

  1. 关闭 PID 调节器。

  2. 将模型组件的初始条件设置为产生所需工况的值。

  3. 点击“PID 控制器”对话框中的调节以打开 PID 调节器。PID 调节器使用新的默认工作点线性化被控对象，并为新的线性被控对象模型设计新的初始控制器。

在仿真快照时间重新线性化模型

如果您的模型在有限时间内达到所需值，您可以在特定仿真时间重新线性化模型。

  1. 在 PID 调节器选项卡的被控对象菜单中，选择重新线性化闭环。

  2. 在闭环重新线性化选项卡上，点击 运行仿真，以对模型进行仿真，仿真持续时间为在仿真时间文本框中指定的时间。

    PID 调节器将误差信号绘制为时间的函数。您可以使用此绘图来确定模型处于稳态的某个时间。将垂直条滑动到您要线性化模型的某个快照时间处。

  3. 点击 线性化以在选定快照时间处线性化模型。PID 调节器计算一个新的线性化被控对象，并将其保存到 PID 调节器工作区。PID 调节器自动为新被控对象设计一个控制器，并显示新闭环系统的响应图。PID 调节器返回到 PID 调节器选项卡，其中的被控对象菜单反映为电流控制器设计选择的新被控对象。

    注意

    对于具有 Trigger-Based Operating Point Snapshot 模块的模型，软件会在仿真达到快照时间之前触发的事件处捕获一个工作点。

导入工作点或线性模型

如果您之前使用稳态管理器、模型线性化器或 findop 计算了工作点，则可以将工作点从 MATLAB® 工作区导入 PID 调节器。您也可以导入先前计算的线性模型。

  1. 在 PID 调节器选项卡的被控对象菜单中，选择导入。

  2. 在“获取被控对象模型”对话框中，选择导入 LTI 系统或在 MATLAB 工作区中定义的工作点上线性化。

    表列出了 MATLAB 工作区中可用的工作点和 LTI 模型。

  3. 在表中选择所需的工作点或 LTI 模型。

    提示

    要刷新 MATLAB 工作区中的工作点和 LTI 模型列表，请点击刷新。

  4. 如果您要导入具有内部延迟的 frd 模型或状态空间模型，请在文本框中指定开环不稳定极点的数量（如果有）。如果值不正确，可能会导致 PID 控制器无法稳定实际被控对象。不稳定极点是指处于以下状态的极点：

    • Re(s) > 0，对于连续时间被控对象

    • |z| > 1，对于离散时间被控对象

    在这种情况下，被控对象中的纯积分器（(s = 0) 或 (|z| > 1)）不算作不稳定极点。如果您的被控对象是具有纯积分器的被控对象 frd 模型，则为了获得最佳结果，请确保您的频率响应数据覆盖足够低的频率以捕获积分器斜率。

  5. 点击导入。

    PID 调节器在导入的工作点计算新的线性化被控对象或导入指定的 LTI 模型。该 App 自动为新被控对象设计一个控制器，并显示新闭环系统的响应图。该 App 返回到 PID 调节器选项卡，其中的被控对象菜单反映为电流控制器设计选择的新被控对象。

线性化模型初始条件

默认情况下，当您打开 PID 调节器时，模型将在模型初始条件定义的工作点进行线性化。在不同的工作点对模型进行线性化后，您可能希望返回到默认线性化。为此，请执行以下操作：

  1. 在“获取被控对象模型”对话框中，点击在默认工作点上线性化 Simulink 模型。

  2. 点击导入。PID 调节器计算一个新的线性化被控对象，自动为新被控对象设计一个控制器，并显示新闭环系统的响应图。该 App 返回到 PID 调节器选项卡，其中的被控对象菜单反映为电流控制器设计选择的新被控对象。

另请参阅

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