Como ajustar um controlador PID no Simulink: um guia completo

Aprenda a ajustar umControlador PIDem Simulink com este guia completo. Siga as instruções passo a passo para configurar seu modelo, configurar o controlador PID, usar o sintonizador PID e validar seu controlador.#39; s desempenho.

1. Introdução

Os controladores PID são elementos-chave em sistemas de controle, comumente empregados para regular temperatura, velocidade, vazão e outras variáveis do processo. PID significa Proporcional, Integral e Derivado; Seus três coeficientes básicos compõem seu algoritmo e requerem um ajuste adequado para fornecer o desempenho ideal do sistema. O ambiente de programação Simulink baseado em MATLAB oferece ferramentas poderosas para projetar e ajustar controladores PID; este artigo irá guiá-lo através deste processo no Simulink para obter a resposta desejada do sistema.

2.Configurando o modelo Simulink

Para começar a usar a modelagem do Simulink, abra o Simulink e crie um novo modelo. Seu novo modelo Simulink deve conter vários blocos, como controladores PID, modelos de planta e blocos de escopo para ser completo; cada um serve a uma função distinta - por exemplo, o Controlador PID implementa o algoritmo de controle PID enquanto o Modelo de Planta descreve seu sistema que você' re controlando enquanto o bloco de escopo permite visualizar as respostas do sistema visualmente.

1. Inicie o MATLAB e abra o Simulink clicando em seu ícone ou digitando simulink na janela de comando do MATLAB.

2. Crie um novo modelo selecionando "Novo" e selecionando "Modelo", você pode criar rapidamente novos modelos Simulink em apenas alguns minutos! 3

Adicionar blocos: use o Navegador de biblioteca para adicionar blocos PID Controller, Plant Model e Scope ao seu modelo.

4. Blocos de conexão: Monte os blocos em um sistema de controle de circuito fechado eficaz, conectando sua saída do modelo de planta à entrada do controlador PID e de volta como saída ao modelo de planta; além disso, conecte o Scope Block como saída do Plant Model para visualizar a resposta do sistema e observar o desempenho ao longo do tempo.

3. Depois de criar seu modelo Simulink

Uma vez que seu modelo Simulink tenha sido configurado, a próxima etapa na configuração de um bloco do controlador PID deve ser definir seus valores iniciais para Proporcional (P), Integral (I) e Ganhos Derivativos. Ao clicar duas vezes neste bloco PID, você' A abrirá sua caixa de diálogo de parâmetros, onde você pode definir os ganhos Proporcionais Integrais Derivativos Proporcionais como valores iniciais para ganhos P, I, D.

1. Caixa de diálogo Bloco de Wigner para controlador PID. 2. Defina os valores iniciais. Esta etapa pode envolver a inserção de ganhos iniciais de P, I e D, que você deve basear em suas estimativas iniciais ou experiência anterior com sistemas semelhantes.

3.Controlador Wingner para a etapa da caixa de diálogo de parâmetros.

Salvar configuração: Clicar em "OK" salvará as configurações e fechará esta caixa de diálogo.

O Simulink fornece uma ferramenta PID Tuner, que ajusta automaticamente os parâmetros do controlador PID até atingir a resposta desejada do sistema. Linearizando modelos de plantas, ele calcula os parâmetros PID iniciais com base na dinâmica do sistema.

1.

Para usar o sintonizador PID: Clicar no botão Ajustar em um bloco do controlador PID abre um sintonizador PID para ajuste automático de modelos de planta e parâmetros PID. 2. Ajuste automático: Uma vez iniciado, este sintonizador PID linearizará os modelos da planta, pois calcula automaticamente os parâmetros PID iniciais para fins de ajuste.

3.

Ajustar Resposta: use os controles deslizantes Tempo de Resposta e Comportamento Transitório para ajustar a resposta do sistema. O tempo de resposta regula a rapidez com que as mudanças no status do sistema são reconhecidas, enquanto o comportamento transitório controla o tempo de overshoot/estabilização.

4. Depois: Para ajustes ainda maiores, use os controles deslizantes de tempo de resposta/comportamento transitório que controlam a velocidade/velocidade de resposta, enquanto o comportamento transitório controla os tempos de ultrapassagem e liquidação, respectivamente

Bloco de atualização: Clique em "Atualizar bloco" para aplicar seus parâmetros personalizados a um bloco do controlador PID.

4. Simulando e analisando a resposta

Depois que seu controlador PID estiver ajustado com perfeição, execute sua simulação para observar sua resposta. O bloco Escopo exibe a saída do Modelo de planta para que você possa comparar seus valores com o sinal de referência.

1. Executar simulação: Clicando em "Executar" no Simulink' A barra de ferramentas iniciará a simulação. 2. Observe a resposta: A utilização de blocos de escopo nos permitirá visualizar a resposta do sistema se o ajuste do PID for preciso; a saída deve se assemelhar muito à saída do sinal de referência pelo controlador PID se esta etapa for concluída com sucesso.

3. Avalie as métricas de desempenho: Revise as principais métricas de desempenho, como tempo de subida, tempo de estabilização e overshoot para avaliar se o seu sistema atende aos critérios de desempenho desejados.

5. Ajustando o controlador

Se a afinação inicial não tiver;#39; t desde o desempenho desejado, ajustes adicionais dos ganhos de PID podem ser necessários para alcançar os melhores resultados. Para realizar esse processo passo a passo, altere iterativamente os ganhos P, I e D e execute a simulação até que o resultado desejado seja alcançado.

1. Ganhos de manobra no bloco do controlador PID para ajustar os ganhos P, I e D

Repetir: Ajuste os ganhos conforme necessário até que seu sistema atenda aos critérios de desempenho desejados.

6. Valide seu controlador

Depois de ajustar um controlador PID, é crucial que seu desempenho sob diferentes condições operacionais seja confirmado para garantir o funcionamento ideal, mesmo durante distúrbios e variações de parâmetros. Validando seu controlador

Depois de definir corretamente os parâmetros do controlador PID, sua eficácia precisa ser validada de acordo em vários ambientes - esta etapa garante que ele funcione de forma confiável, mesmo que surjam distúrbios ou variações de parâmetros.

1. Valide sob condições variadas: Valide seu controlador PID ajustado sob diferentes condições operacionais, como diferentes pontos de ajuste e distúrbios, para garantir que ele permaneça eficaz em todos eles. 2. Analise a robustez: verifique se seu desempenho permanece estável mesmo com alterações nos parâmetros do sistema ou distúrbios externos causando alterações internas. Memória 3.

Ajuste os ganhos de PID: Caso sejam necessárias outras alterações para melhorar a robustez e o desempenho, ajuste os ganhos de PID adicionais de acordo.

7. Ajustando um controlador PID

no Simulink envolve a configuração do modelo, configuração e ajuste de seu controlador PID usando PID Tuner' O recurso de ajuste automático do , simulando e analisando a simulação de resposta, ajustando o desempenho do controlador conforme necessário e validando seu desempenho em relação aos requisitos desejados do sistema. O ajuste adequado do PID pode levar ao desempenho ideal do sistema, bem como à estabilidade e robustez - seguindo este artigo.#39; s etapas, você ajustará com sucesso um controlador PID no Simulink para as necessidades específicas do seu sistema e alcançará os requisitos de resposta desejados para uma resposta ideal do sistema!