How to Tune a PID Controller in Simulink: a Comprehensive Guide? (en inglés)

Aprenda cómo ajustar un controlador PID en Simulink con esta guía completa. Siga las instrucciones paso a paso para configurar su modelo, configurar el controlador PID, usar el sintonizador PID y validar su controller's performance.

1. introducción

Los controladores PID son elementos clave en los sistemas de control, comúnmente empleados para regular la temperatura, velocidad, velocidad de flujo y otras variables de proceso. PID significa proporcional, Integral y derivada; Sus tres coeficientes básicos componen su algoritmo y requieren un ajuste adecuado con el fin de proporcionar un rendimiento óptimo del sistema. Entorno de programación de Simulink basado en matlab ofrece potentes herramientas para el diseño y ajuste de controladores PID; Este artículo le guiará a través de este proceso en Simulink para lograr la respuesta deseada del sistema.

2. Configuración del modelo Simulink

Para empezar con Simulink modeling, abra Simulink y cree un nuevo modelo. Su nuevo modelo Simulink debe contener varios bloques como controladores PID, modelos de planta y bloques de alcance para estar completo; Cada uno sirve una función distinta - por ejemplo controlador PID implementa el algoritmo de control PID mientras que modelo de planta representa su sistema que you're control while Scope block le permite visualizar las respuestas del sistema visualmente.

1. Inicie MATLAB y abra Simulink haciendo clic en su icono, o escribiendo Simulink, en la ventana de comandos de MATLAB.

2. Crear un nuevo modelo seleccion" nuevo ", y seleccionar "modelo," ¡Puede crear rápidamente nuevos modelos Simulink en cuestión de minutos! 3

Añadir bloques: utilice el navegador de la biblioteca para añadir bloques de controlador PID, modelo de planta y alcance en su modelo.

4. Conect Blocks: ensamblos bloques en un sistema efectivo de control de circuito cerrado conectando su salida del modelo de planta a la entrada del controlador PID y de vuelta como salida al modelo de planta; Adicionalmente, conecel bloque de alcance como salida del modelo de planta para visualizar la respuesta del sistema y observar el rendimiento en el tiempo.

3. Una vez creado el modelo Simulink

Una vez que su modelo Simulink ha sido configurado, el siguiente paso en la configuración de un bloque controlador PID debe ser establecer sus valores iniciales para ganancias proporcionales (P), integrales (I), y derivadas. Haciendo doble clic en este bloque de PID you'll abrir su cuadro de diálogo parámetro donde usted puede fijar ganancias derivadas integrales proporcionproporcionales como valores iniciales para P, I, D ganancias.

1. Bloque de Wigner al cuadro de diálogo controlador PID. 2. Establecer valores iniciales. Este paso puede implicar la introducción de ganancias iniciales de P, I y D, que debe basarse en sus estimaciones iniciales o experiencia previa con sistemas similares.

3. Controlador Wingner para paso de caja de diálogo parámetro.

Guardar la configuración: haga clic en "OK" Guardará la configuración y cerrará de esta caja de diálogo.

Simulink proporciona una herramienta de sintonizador PID, que ajusta automáticamente los parámetros del controlador PID hasta alcanzar la respuesta deseada del sistema. Linealizar modelos de plantas, que calcula parámetros iniciales PID basados en la dinámica del sistema.

1.

Para usar el sintonizador PID: al hacer clic en el botón Tune dentro de un bloque controlador PID se abre un sintonizador PID para el ajuste automático de modelos de plantas y parámetros PID. 2. Ajuste automático: una vez iniciado, este sintonizador PID linealizará los modelos de planta ya que automáticamente calcula los parámetros iniciales del PID para fines de ajuste.

3.

Ajuste respuesta: utilice el tiempo de respuesta y los controles deslizdel comportamiento transitorio para ajustar la respuesta del sistema. El tiempo de respuesta regula la rapidez con la que se reconocen los cambios en el estado del sistema mientras que los controles de comportamiento transitorio rebasan/establecen el tiempo.

4. Después: para ajustes adicionales use controles deslizde tiempo de respuesta/comportamiento transitorio que controlan velocidad de respuesta/velocidad mientras que los controles de comportamiento transitorio rebasan y los tiempos de asentamiento respectivamente

Bloque de actualización: haga clic en "bloque de actualización" Para aplicar sus parámetros personalizados a un bloque del controlador PID.

4. Simulación y análisis de la respuesta

Una vez que tu controlador PID esté ajustado a la perfección, ejecuta su simulación para observar su respuesta. El bloque de alcance muestra la salida del modelo de planta para que pueda comparar sus valores con su señal de referencia.

1. Simulación de ejecución: al hacer clic en "ejecutar" In Simulink& (en inglés)#La barra de herramientas 39;s iniciará la simulación. 2. Observar respuesta: utilizar bloques de alcance nos permitirá visualizar la respuesta del sistema si la afinación del PID ha sido precisa; La salida debe parecmucho a la salida de señal de referencia por controlador PID si este paso se completó con éxito.

3. Evaluar las métricas de rendimiento: revise las métricas de rendimiento clave, como el tiempo de subida, el tiempo de ajuste y el rebasde para evaluar si su sistema cumple con los criterios de rendimiento deseados.

5. Ajuste fino del controlador

Si la afininicial es hasn't proporcionó el rendimiento deseado, ajustes adicionales de las ganancias de PID podrían ser necesarios con el fin de lograr resultados ópti. Para llevar a cabo este proceso paso a paso iterativamente alterando P, I, y D ganancias y la ejecución de simulación hasta que el resultado deseado se cumplan.

1. Ganancias Wiggle en el bloque controlador PID para ajustar las ganancias P, I y D

Repita: ajuste las ganancias según sea necesario hasta que su sistema cumpla con los criterios de rendimiento deseados.

6. Validar tu controlador

Después de ajustar un controlador PID, es crucial que su rendimiento bajo diferentes condiciones de operación se confirme para asegurar un funcionamiento óptimo, incluso durante las perturbaciones y las variaciones de parámetros. Validación de tu controlador

Después de ajustar los parámetros de su controlador PID correctamente, su eficacia debe ser validada en consecuencia en varios entornos - este paso asegura que funciona de manera fiable incluso si surgen perturbaciones o variaciones de parámetros.

1. Valide bajo diferentes condiciones: valide su controlador PID sintonibajo diferentes condiciones de operación, tales como diferentes puntos de ajuste y perturbaciones para asegurarse de que sigue siendo eficaz en todos ellos. 2. Analizar la robustez: verificar que su rendimiento se mantiene estable incluso con cambios en los parámetros del sistema o perturbaciones externas que causan cambios en su interior. Més 3.

Ajuste las ganancias de PID: en caso de que sean necesarias más alteraciones para mejorar la robustez y el rendimiento, ajuste las ganancias de PID en consecuencia.

7. Afinun controlador PID

En Simulink consiste en configurar el modelo, configurar y ajustar su controlador PID usando PID Tuner's característica de ajuste automático, simulando y analizando la simulación de respuesta, ajuste fino del rendimiento del controlador según sea necesario y validando su rendimiento contra los requisitos del sistema deseado. El ajuste apropiado del PID puede conducir a un rendimiento óptimo del sistema, así como a estabilidad y robustez - siguiendo este artículo 's pasos usted sintonizará con éxito un controlador PID dentro de Simulink para sus necesidades específicas del sistema y alcanzar los requisitos de respuesta deseados para una respuesta óptima del sistema!