¿Cómo diseñar un controlador PID en matlab

Aprender a diseñar unControlador PIDEn MATLAB con esta guía completa. Siga las instrucciones paso a paso para modelar, afiny optimizar su controlador PID para un rendimiento óptimo del sistema.

  1.introducción

Los controladores proporcional-integral-derivado (PID) son un mecanismo de control invalorable en varias aplicaciones de ingeniería, ayudando a asegurar la salida deseada minimizando el error entre el punto de ajuste deseado y la salida real. Ser experto en el diseño de controladores PID en MATLAB permite a los ingenieros regular con precisión el rendimiento del sistema con un control y una optimización exactos; Por lo tanto, este artículo le llevará paso a paso a través de cada fase de este proceso de diseño para usted.

  2. Antes de comenzar el diseño del controlador PID

Antes de diseñar un controlador PID, asegúrese de que MATLAB y la caja de herramientas del sistema de Control estén instaladas y listas para su uso. Inicie MATLAB y cree un proyecto script o live script desde el principio. Esto proporciona todas las herramientas esenciales y espacio de trabajo para diseñar y simular diseños de controladores PID y simulación.

 3. Modelo del sistema

El paso inicial en el diseño de un controlador PID es modelar el sistema que se está tratando de controlar mediante la creación de su función de transferencia (que representa cómo la entrada afecta a la salida de cualquier planta o proceso dado). Puede definir una función de transferencia con MATLAB ejecutando este comando:

Sistema =tf([numerador, denominador]);

Reemplace [numerador] y [denominador] con los coeficientes de su system's función de transferencia. 

  4. Diseño del controlador PID en MATLAB

Hay dos métodos para diseñar controladores PID usando MATLAB: usando su aplicación PID Tuner o afinando manualmente.

1. Inicie la aplicación PID Tuner introduciendo este comando:

1. La aplicación optimizará automáticamente los parámetros PID para que se adapten a su sistema y después de afinarlos, los exportará para su posterior evaluación en su entorno de espacio de trabajo. 2. Después de que haya tenido lugar la optimización, comparta e implemente su controlador a través de Workbench para más investigación e implementación.

Ajuste Manual:

1. Define parámetros PID como Kp, Ki y Kd para ajuste manual. 2. Cree el controlador PID usando el comando "PIDCMD.PAPIDCARD=3."

1. Utilizando funciones de retroalimentación para cerrar el bucle e identificar su función de transferencia: C = Kp + Ki + Kd.

Después de diseñar el controlador PID, utilice la simulación de respuesta del sistema para propósitos de evaluación. Utilice el análisis de funciones paso a paso para trazar su respuesta paso a paso; Para sistemas de bucle cerrado, esta representación de la respuesta escalonpuede proporcionar más información que su respuesta de frecuencia:

Paso (T); Para determinar si un controlador cumple con todas las especificaciones dese, las métricas de rendimiento clave, incluyendo el tiempo de subida, tiempo de ajuste y rebasdeben ser cuidadosamente examinadas.

  5. Optimización de su controlador

Si el diseño inicial no cumple con los criterios de rendimiento, puede ser necesario optimizar los parámetros PID para ponerdentro de los estándares aceptables. MATLAB ofrece su función pidtune para la afinación automática:

[C, info] = PIDtune('PID', C);

Esta función optimilos parámetros PID basados en criterios preespecificados con el fin de proporcionar la máxima eficiencia.

Implementación del controlador en Simulink

Simulink ofrece potentes soluciones de simulación e implementación en tiempo real, incluyendo modelado y simulación de controlador PID. Simplemente construya un modelo exacto de su sistema en Simulink y agregue un bloque de controlador PID; Configure este bloque con parámetros personalizados antes de simular para analizar los resultados y determinar dónde se deben realizar mejoras.

  6. conclusión

Crear un controlador PID usando MATLAB requiere varios pasos, desde modelar su sistema hasta optimizar el controlador. Siguiendo esta guía, usted puede crear un PID eficiente que garantice un rendimiento óptimo del sistema - recuerde que la sintonía iterativa y la validación son elementos críticos para alcanzar los resultados deseados!