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PID Tuner

Optimieren von PID-Reglern

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Beschreibung

Die PID Tuner-App optimiert die Verstärkungsfaktoren eines PID-Reglers einer SISO-Regelstrecke automatisch, um ein gutes Gleichgewicht zwischen Leistung und Robustheit zu erzielen. Sie können den Reglertyp wie PI, PID mit Ableitungsfilter oder PID-Regler mit zwei Freiheitsgraden festlegen. Mithilfe von Analysediagrammen können Sie die Reglerleistung in den Zeit- und Frequenzdomänen untersuchen. Sie können die Leistung des Reglers interaktiv justieren, um die Schleifen-Bandbreite und den Phasenrand anzupassen oder die Sollwertverfolgung oder Störgrößenkompensation zu priorisieren.

Sie können PID Tuner mit einer Regelstrecke verwenden, die durch ein numerisches LTI-Modell wie eine Transferfunktion (tf) oder ein Zustandsraummodell (ss) dargestellt wird. Wenn Sie über die Simulink® Control Design™-Software verfügen, können Sie mit PID Tuner Blöcke vom Typ PID Controller oder PID Controller (2DOF) in einem Simulink-Modell optimieren. Wenn Sie über die System Identification Toolbox™-Software verfügen, können Sie mit der App eine Regelstrecke auf Basis gemessener oder simulierter Daten schätzen und einen Regler für die geschätzte Regelstrecke entwerfen.

Interaktive Optimierung im Live-Editor

Mehr über interaktive PID-Optimierung im Live-Editor finden Sie im Live-Editor-Task Tune PID Controller. Mit diesem Task können Sie einen PID-Regler interaktiv entwickeln und MATLAB®-Code für Ihr Live-Script automatisch generieren.

PID Tuner app

Öffnen Sie die PID Tuner-App

  • MATLAB Toolstrip: Klicken Sie auf der Registerkarte Apps unter Control System Design and Analysis auf das App-Symbol.

  • MATLAB-Eingabeaufforderung: Geben Sie pidTuner ein.

  • Simulink-Modell: Klicken Sie im Dialogfeld des Blocks PID Controller oder PID Controller (2DOF) auf Tune.

Beispiele

Parameter

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Im Menü Plant wird der Name der aktuellen Regelstrecke angezeigt, die der PID Tuner für den Reglerentwurf verwendet.

Verändern Sie die aktuelle Regelstrecke anhand der folgenden Menüoptionen:

  • Eine Liste der LTI-Modelle im PID Tuner-Datenbrowser.

  • Import – Importiert ein neues LTI-Modell aus dem MATLAB Workspace.

  • Re-Linearize Closed Loop – Linearisiert die Regelstrecke zu einem anderen Snapshot-Zeitpunkt. Siehe Tune at Different Operating Point (Simulink Control Design). Diese Option ist nur bei der Optimierung eines Blocks vom Typ PID Controller oder PID Controller (2DOF) in einem Simulink-Modell verfügbar.

  • Identify New Plant – Verwendet Systemidentifikation, um eine Regelstrecke aus gemessenen oder simulierten Antwortdaten zu erstellen (benötigt die System Identification Toolbox-Software). Siehe:

Wenn Sie einen PID-Regler für eine von einem LTI-Modell dargestellte Regelstrecke optimieren, ist die Standard-Regelstrecke:

  • Plant = 1, wenn Sie PID Tuner über die Registerkarte Apps in der MATLAB-Werkzeugleiste geöffnet oder den Befehl pidTuner ohne Eingangsargument verwendet haben.

  • Die von Ihnen als Eingangsargument für pidTuner festgelegte Regelstrecke.

Wenn Sie einen Block vom Typ PID Controller oder PID Controller (2DOF) in einem Simulink-Modell optimieren, wird die Standard-Regelstrecke zu dem von den Anfangsbedingungen des Modells festgelegten Betriebszeitpunkt linearisiert. Siehe What Plant Does PID Tuner See? (Simulink Control Design)

Der Reglertyp legt fest, welche Ausdrücke im PID-Regler vorliegen. Ein PI-Regler weist beispielsweise eine proportionalen und einen integralen Ausdruck auf. Ein PDF-Regler weist einen proportionalen und einen gefilterten abgeleiteten Ausdruck auf.

  • Wenn Sie einen Regler für eine von einem LTI-Modell dargestellte Regelstrecke optimieren, verwenden Sie das Menü Type, um den Reglertyp festzulegen. Wenn Sie den Reglertyp ändern, entwirft PID Tuner automatisch einen neuen Regler. Die verfügbaren Reglertypen umfassen auch 2-DOF-PID-Regler für höhere Flexibilität bei dem Gleichgewicht zwischen Störgrößenkompensation und Referenzverfolgung. Weitere Informationen zu den verfügbaren Reglertypen finden Sie unter PID Controller Types for Tuning.

  • Wenn Sie einen Block vom Typ PID Controller oder PID Controller (2DOF) in einem Simulink-Modell optimieren, wird im Feld Type der im Block-Dialogfeld festgelegte Reglertyp angezeigt.

In diesem Feld wird die Reglerform angezeigt.

  • Wenn Sie einen Regler für eine von einem LTI-Modell dargestellte Regelstrecke optimieren, verwenden Sie das Menü Form, um die Reglerform festzulegen. Weitere Informationen zu Parallel- und Standard-Formen finden Sie auf den Referenzseiten zu pid und pidstd.

  • Wenn Sie einen Block vom Typ PID Controller oder PID Controller (2DOF) in einem Simulink-Modell optimieren, wird im Feld Form die im Block-Dialogfeld festgelegte Reglerform angezeigt.

Im Menü Domain können Sie die Domäne umschalten, in der der PID Tuner die Ziel-Leistungsparameter anzeigt.

  • Time – Schieberegler legen Response Time und Transient Behavior fest.

  • Frequency – Schieberegler legen Bandwidth und Phase Margin fest.

Um den Reglerentwurf anzupassen, können Sie die Ziel-Leistungsparameter mithilfe der Schieberegler oder entsprechenden numerischen Werten anpassen.

Weitere Informationen finden Sie unter

  • Den Entwurf verfeinern (Optimieren eines Reglers für ein LTI-Modell)

  • Refine the Design (Simulink Control Design) (Optimieren eines Blocks vom Typ PID Controller oder PID Controller (2DOF) im Simulink-Modell)

Erstellen Sie Zeitdomänen- und Frequenzdomänen-Analysediagramme, um die Leistung des PID-Reglers zu analysieren. Weitere Informationen zu den verfügbaren Antwortdiagrammen finden Sie unter:

Programmatische Nutzung

Tipps

  • Verwenden Sie zur PID-Optimierung über die Befehlszeile pidtune. Mit dem Befehl pidtune können Sie einen Regler für mehrere Regelstrecken zugleich entwickeln.

  • Mehr über interaktive PID-Optimierung im Live-Editor finden Sie im Live-Editor-Task Tune PID Controller. Mit diesem Task können Sie einen PID-Regler interaktiv entwickeln und MATLAB-Code für Ihr Live-Script automatisch generieren.

Versionsverlauf

Eingeführt in R2010b

Siehe auch

Funktionen

Live Editor Tasks