Artikel ieu dimimitian runtuyan artikel devoted kana métode otomatis pikeun tuning controller PID di lingkungan Simulink. Dinten ieu kami bakal terang kumaha damel sareng aplikasi PID Tuner.
perkenalan
Jinis pangendali anu pang populerna anu dianggo dina industri dina sistem kontrol loop katutup tiasa dianggap pengendali PID. Tur upami insinyur apal struktur jeung prinsip operasi controller ti poé murid maranéhanana, lajeng konfigurasi na, i.e. itungan koefisien controller masih masalah. Aya jumlah badag literatur, duanana asing (contona, [1, 2]) jeung domestik (contona, [3, 4]), dimana adjustment régulator dipedar dina basa rada pajeulit tina téori kontrol otomatis.
Runtuyan artikel ieu bakal ngajelaskeun cara otomatis pikeun nyetél pangendali PID nganggo alat Simulink sapertos:
- PID Tuner
- Optimizer Tanggapan
- Sistem Kontrol Tuner,
- Frékuénsi Tanggapan Dumasar PID Tuner,
- Closed-Loop PID Autotuner.
Obyék sistem kontrol bakal janten drive listrik dumasar kana motor DC anu gumbira ku magnet permanén, gawé bareng sareng kotak gear pikeun beban inersia, kalayan parameter ieu:
- tegangan suplai motor, ;
- résistansi aktif tina pungkal armature motor, ;
- réaktansi induktif tina pungkal armature motor, ;
- koefisien torsi mesin, ;
- momen inersia rotor motor, .
Parameter beban sareng kotak gear:
- momen inersia tina beban, ;
- rasio gear, .
Artikel ngandung praktis euweuh rumus matematik, kumaha oge, éta desirable nu maca boga pangaweruh dasar dina téori kontrol otomatis, kitu ogé pangalaman dina modeling di lingkungan Simulink ngartos materi diusulkeun.
Modél Sistim
Hayu urang nganggap sistem kontrol linier pikeun laju sudut drive listrik servo, diagram blok saderhana nu dibere handap.
Luyu sareng struktur anu dipasihkeun, modél sistem sapertos kitu diwangun dina lingkungan Simulink.
Model drive listrik (subsistem aktuator listrik) sareng beban inersia (subsistem beban) diciptakeun nganggo blok perpustakaan modeling fisik. :
- model drive listrik,
- modél beban inersia.
Modél drive sareng beban listrik ogé kalebet subsistem sénsor tina sababaraha jumlah fisik:
- arus anu ngalir dina pungkal armature motor (subsistem A),
- tegangan dina gulunganna (subsistem V),
- laju sudut objék kontrol (subsistem Ω).
Sateuacan netepkeun parameter tina controller PID, hayu urang ngajalankeun model pikeun itungan, narima fungsi mindahkeun controller nu . Hasil simulasi pikeun sinyal input 150 rpm ditémbongkeun di handap ieu.
Tina analisis grafik di luhur jelas yén:
- Koordinat kaluaran sistem kontrol henteu ngahontal nilai anu ditangtukeun, i.e. Aya kasalahan statik dina sistem.
- Tegangan dina gulungan motor ngahontal nilai 150 V dina awal simulasi, anu bakal ngakibatkeun gagalna alatan suplai tegangan leuwih gede ti nominal (24 V) kana windings na.
Hayu réspon sistem pikeun hiji dorongan kedah nyumponan sarat di handap ieu:
- overshoot (Overshoot) teu leuwih ti 10%,
- waktos naékna kirang ti 0.8 s,
- waktos transien (Settling time) kirang ti 2 s.
Salaku tambahan, régulator kedah ngawatesan tegangan anu disayogikeun ka motor pungkal kana nilai tegangan suplai.
Nyetél controller
Parameter controller dikonpigurasi nganggo alat , anu sayogi langsung dina jandela parameter blok PID Controller.
Aplikasi diluncurkeun ku mencét hiji tombol Ngepaskeun…ayana dina panel Tuning otomatis. Eta sia noting yén saméméh ngajalankeun tahap netepkeun parameter controller, perlu pikeun milih tipe na (P, PI, PD, jsb), kitu ogé tipe na (analog atawa diskrit).
Kusabab salah sahiji sarat nyaéta pikeun ngawatesan koordinat kaluaranna (tegangan dina pungkal motor), rentang tegangan anu diidinan kedah ditetepkeun. Kanggo ieu:
- Pindah ka tab Saturasi kaluaran.
- Pencét kana tombol bandéra Ngawatesan kaluaran, Hasilna widang pikeun netepkeun wates luhur (wates luhur) jeung handap (wates handap) tina rentang nilai kaluaran diaktipkeun.
- Setel wates rentang.
Operasi anu leres tina unit régulator salaku bagian tina sistem ngalibatkeun pamakean metode anu ditujukeun pikeun merangan jenuh integral. Blok implements dua métode: balik-itungan jeung clamping. Inpo wincik ngeunaan métode ieu lokasina . Menu lungsur pilihan metode ayana dina panel Anti windup.
Dina hal ieu, urang bakal nulis nilai 24 sarta -24 dina widang Wates luhur и Wates handap sasuai, sarta ogé ngagunakeun métode clamping pikeun ngaleungitkeun jenuh integral.
Anjeun tiasa perhatikeun yén penampilan blok régulator parantos robih: tanda jenuh parantos muncul di gigireun palabuhan kaluaran blok.
Teras, nampi sadaya parobihan ku mencét tombol ngalamar, balik deui ka tab utama tur pencét tombol Ngepaskeun…, nu bakal muka jandela aplikasi PIDTuner anyar.
Di daérah grafis tina jandela, dua prosés samentara dipintonkeun: kalayan parameter ayeuna tina controller, i.e. pikeun controller unconfigured, sarta pikeun nilai dipilih otomatis. Nilai parameter anyar tiasa ditingali ku ngaklik tombol Témbongkeun Parameterayana dina toolbar. Lamun anjeun mencet tombol, dua tabel bakal némbongan: parameter dipilih tina controller (Controller Parameter) jeung assessments sahiji ciri tina prosés fana jeung parameter nu dipilih (Kinerja jeung Kakuatan).
Salaku bisa ditempo ti nilai tabel kadua, koefisien controller diitung otomatis nyugemakeun sakabeh sarat.
Setélan régulator réngsé ku mencét tombol sareng segitiga héjo anu aya di sisi katuhu tombol Témbongkeun Parameter, saatos éta nilai parameter anyar bakal otomatis robih dina widang anu saluyu dina jandela setélan parameter blok PID Controller.
Hasil tina simulating sistem sareng controller disetel pikeun sababaraha sinyal input ditémbongkeun di handap ieu. Dina tingkat sinyal input luhur (garis biru), sistem bakal beroperasi dina modeu jenuh tegangan.
Catet yén alat PID Tuner milih koefisien pengontrol dumasar kana modél liniér, janten nalika ngalih ka modél nonlinier, perlu pikeun netelakeun parameterna. Dina hal ieu, anjeun tiasa nganggo aplikasi .
pustaka
- Buku Panduan ngeunaan PI jeung PID Controller Aturan Tuning. Aidan O'Dwyer
- Desain Sistem Kontrol PID sareng Tuning Otomatis nganggo MATLAB, Simulink. Wang L.
- Kontrol PID dina bentuk anu henteu ketat. Karpov V.E.
- Controllers PID. Masalah palaksanaan. Bagian 1, 2. Denisenko V.
sumber: www.habr.com