新星计划Matlab pid参数调节工具箱

Posted 2021-06-19 studyer_domi

之前写了一个关于pid调节的文章，传送门：基于Matlab GUI的PID研究

对于pid调节可以直接使用matlab自带的工具箱，

1、定义一个传递函数

>> sys = tf(1,[2 3 2])
sys =          1  ---------------  2 s^2 + 3 s + 2 Continuous-time transfer function.

2、导入传递函数

3、选择pid控制

4、在结果可以实时看到控制的输出，通过调节系统的响应和鲁棒性，直到满足自己的期望，

5、输出pid的调节参数

6、验证输出结果

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>> pid(6,3,3)
ans =              1            Kp + Ki * --- + Kd * s             s          
  with Kp = 6, Ki = 3, Kd = 3 Continuous-time PID controller in parallel form.
>> c = pid(6,3,3)
c =              1            Kp + Ki * --- + Kd * s             s          
  with Kp = 6, Ki = 3, Kd = 3 Continuous-time PID controller in parallel form.
>> sys = feedback(c*sys,1)
sys =       3 s^2 + 6 s + 3  -----------------------  2 s^3 + 6 s^2 + 8 s + 3 Continuous-time transfer function.
>> step(sys)

1、比例（P）系数的调节

比例系数P的调节范围一般是：0.1--100.

如果增益值取 0.1，PID 调节器输出变化为十分之一的偏差值。如果增益值取 100， PID 调节器输出变化为一百倍的偏差值。

可见该值越大，比例产生的增益作用越大。初调时，选小一些，然后慢慢调大，直到系统波动足够小，再调节积分或微分系数。过大的P值会导致系统不稳定，持续振荡；过小的P值又会使系统反应迟钝。合适的值应该使系统有足够的灵敏度但又不会反应过于灵敏，一定时间的迟缓要靠积分时间来调节。

2、积分（I）系数的调节

积分时间常数的定义是，偏差引起输出增长的时间。积分时间设为 1秒，则输出变化 100%所需时间为 1 秒。初调时要把积分时间设置长些，然后慢慢调小直到系统稳定为止。

3、微分（D）系数的调节

微分值是偏差值的变化率。例如，如果输入偏差值线性变化，则在调节器输出侧叠加一个恒定的调节量。大部分控制系统不需要调节微分时间。因为只有时间滞后的系统才需要附加这个参数。如果画蛇添足加上这个参数反而会使系统的控制受到影响。如果通过比例、积分参数的调节还是收不到理想的控制要求，就可以调节微分时间。初调时把这个系数设小，然后慢慢调大，直到系统稳定。