ПИД-регулятор
ПИД-регулятор.
Тип: PIDController
ПИД-регулятор Путь в библиотеке:
|
|
Дискретный ПИД-регулятор Путь в библиотеке:
|
Описание
Блок ПИД-регулятор реализует ПИД-регулятор (ПИД, ПИ, ПД, только П или только И).
Выход блока является взвешенной суммой входного сигнала, интеграла входного сигнала и производной входного сигнала. Веса суммирования задаются пропорциональными, интегральными и дифференциальными коэффициентами. Полюс первого порядка фильтрует дифференциальную составляющую.
Блок поддерживает несколько типов и структур регулятора. Возможные варианты:
-
Тип регулятора (ПИД, ПИ, ПД, только П или только И).
-
Форма регулятора (параллельная или идеальная).
-
Временная область (непрерывная или дискретная).
-
Начальные условия.
При изменении этих параметров изменяется внутренняя структура блока: активируются соответствующие варианты подсистем.
Порты
Вход
#
IN_1
—
входной сигнал
скаляр
| вектор
| матрица
Details
Разница между уставкой и выходным сигналом управляемой системы, как показано на рисунке ниже:
Типы данных |
|
Поддержка комплексных чисел |
Нет |
Выход
#
OUT_1
—
выход регулятора
скаляр
| вектор
Details
Выход регулятора, представляющий собой взвешенную сумму входного сигнала, интеграла входного сигнала и производной входного сигнала. Весы суммирования задаются пропорциональным, интегральным и дифференциальным коэффициентами. Какие слагаемые участвуют в суммировании, зависит от значения параметра Тип регулятора.
Выход регулятора является векторным сигналом, когда вход является векторным сигналом. В этом случае блок действует как независимых ПИД-регуляторов, где — количество сигналов во входном векторе.
Типы данных |
|
Поддержка комплексных чисел |
Нет |
Параметры
Основные
#
Тип регулятора —
тип регулятора
ПИД
| ПИ
| ПД
| П
| И
Details
Задает состав регулятора:
-
ПИД
— пропорциональная, интегральная и дифференциальная части. -
ПИ
— только пропорциональная и интегральная части. -
ПД
— только пропорциональная и дифференциальная части. -
П
— только пропорциональная часть. -
И
— только интегральная часть.
Значения |
|
Значение по умолчанию |
|
Имя для программного использования |
|
Настраиваемый |
Нет |
Вычисляемый |
Нет |
#
Временная область —
регулятор дискретного или непрерывного времени
Дискретное время
| Непрерывное время
Details
Для значения Дискретное время
рекомендуется явно задать шаг расчета для блока. При выборе значения Дискретное время
также включаются параметры Метод интегрирования и Метод фильтрации.
Когда блок ПИД-регулятор находится в модели с синхронным управлением состоянием, вы не можете выбрать Непрерывное время
.
Значения |
|
Значение по умолчанию |
|
Имя для программного использования |
|
Настраиваемый |
Нет |
Вычисляемый |
Нет |
#
Период дискретизации —
интервал между шагами расчета
SampleTime (вещественное число / вектор из двух вещественных чисел)
Details
Укажите интервал между шагами расчета как неотрицательное число. Чтобы наследовать шаг расчета, установите для этого параметра значение −1
.
Рекомендуется явно задать шаг расчета регулятора, особенно если ожидается, что шаг расчета последующих блоков изменится. Влияние коэффициентов регулятора , , и зависит от шага расчета. Таким образом, для заданного набора значений коэффициентов изменение шага расчета изменяет производительность регулятора.
Зависимости
Чтобы использовать этот параметр, установите для параметра Временная область значение Дискретное время
.
Значение по умолчанию |
|
Имя для программного использования |
|
Настраиваемый |
Нет |
Вычисляемый |
Да |
#
Структура регулятора —
структура регулятора
Параллельная
| Идеальная
Details
Задает, является ли структура регулятора параллельной или идеальной:
-
Параллельная
— выход регулятора представляет сумму пропорциональной, интегральной и дифференциальной частей, независимо взвешенных по , и соответственно. Например, для ПИД-регулятора параллельной формы с непрерывным временем передаточная функция имеет вид:.
Для регулятора параллельной формы с дискретным временем передаточная функция имеет вид:
,
где параметры Метод интегрирования и Метод фильтрации определяют и соответственно.
-
Идеальная
— пропорциональное усиление действует на сумму всех частей. Например, для ПИД-регулятора идеальной формы с непрерывным временем передаточная функция имеет вид:Для регулятора идеальной формы с дискретным временем передаточная функция имеет вид:
,
где параметры Метод интегрирования и Метод фильтрации определяют и соответственно.
Значения |
|
Значение по умолчанию |
|
Имя для программного использования |
|
Настраиваемый |
Нет |
Вычисляемый |
Нет |
Параметры регулятора
#
Пропорциональный коэффициент (P) —
пропорциональный коэффициент
Вещественное число
Details
Конечное вещественное значение пропроционального коэффициента. Когда Структура регулятора:
-
Параллельная
— пропорциональное действие не зависит от интегрального и производного воздействий. Например, для параллельного ПИД-регулятора с непрерывным временем передаточная функция имеет вид:.
Для регулятора параллельной формы с дискретным временем передаточная функция имеет вид:
,
где параметры Метод интегрирования и Метод фильтрации определяют и соответственно.
-
Идеальная
— пропорциональный коэффициент применяется к сумме всех частей. Например, для ПИД-регулятора идеальной формы с непрерывным временем передаточная функция имеет вид:.
Для регулятора идеальной формы с дискретным временем передаточная функция имеет вид:
,
где параметры Метод интегрирования и Метод фильтрации определяют и соответственно.
Зависимости
Чтобы использовать этот параметр, установите для параметра Тип регулятора значение ПИД
, ПИ
, ПД
или П
.
Значение по умолчанию |
|
Имя для программного использования |
|
Настраиваемый |
Нет |
Вычисляемый |
Да |
#
Интегральный коэффициент (I) —
интегральный коэффициент
Вещественное число
Details
Конечное вещественное значение интегрального коэффициента.
Зависимости
Чтобы использовать этот параметр, установите для параметра Тип регулятора значение ПИД
, ПИ
или И
.
Значение по умолчанию |
|
Имя для программного использования |
|
Настраиваемый |
Нет |
Вычисляемый |
Да |
#
Дифференциальный коэффициент (D) —
дифференциальный коэффициент
Вещественное число
Details
Конечное вещественное значение дифференциального коэффициента.
Зависимости
Чтобы использовать этот параметр, установите для параметра Тип регулятора значение ПИД
или ПД
.
Значение по умолчанию |
|
Имя для программного использования |
|
Настраиваемый |
Нет |
Вычисляемый |
Да |
#
Коэффициент фильтрации производной (N) —
коэффициент фильтрации производной
Вещественное число
Details
Конечное вещественное значение коэффициента усиления фильтра. Коэффициент фильтра определяет положение полюса фильтра в дифференциальной части блока. Расположение полюса фильтра зависит от параметра Временная область.
Когда Временная область имеет значение Непрерывное время
, положение полюса равно s = −N
.
Когда Временная область имеет значение Дискретное время
, положение полюса зависит от параметра Метод фильтрации.
Значение по умолчанию |
|
Имя для программного использования |
|
Настраиваемый |
Нет |
Вычисляемый |
Да |
#
Использовать фильтр производной —
применить фильтр к производной
Логический тип
Details
Только для ПИД-регуляторов с дискретным временем: снимите этот флажок, чтобы заменить отфильтрованную производную нефильтрованным значением. В этом случае дифференциальный член передаточной функции регулятора станет:
.
Для ПИД-регуляторов с непрерывным временем производная составляющая всегда фильтруется.
Зависимости
Чтобы использовать этот параметр, установите для параметра Временная область значение Дискретное время
, а для параметра Тип регулятора значение ПИД
или ПД
.
Значение по умолчанию |
|
Имя для программного использования |
|
Настраиваемый |
Нет |
Вычисляемый |
Нет |
Методы интегрирования и фильтрации
#
Метод интегрирования —
метод интегрирования в дискретном регуляторе
Прямой метод Эйлера
| Обратный метод Эйлера
| Метод трапеций
Details
В дискретном времени интегральный член передаточной функции регулятора равен , где зависит от метода интегрирования:
-
Прямой метод Эйлера
— прямая прямоугольная (левая) аппроксимация:.
Этот метод лучше всего подходит для небольших интервалов между шагами расчета, когда предел Найквиста велик по сравнению с пропускной способностью регулятора. При больших временах дискретизации метод
Прямой метод Эйлера
может привести к нестабильности, даже в случае дискретизации системы, стабильной в непрерывном времени. -
Обратный метод Эйлера
— обратная прямоугольная (правая) аппроксимация:.
Преимущество метода
Обратный метод Эйлера
состоит в том, что дискретизация устойчивой системы с непрерывным временем с использованием этого метода всегда дает устойчивый результат с дискретным временем. -
Метод трапеций
— билинейное приближение:.
Преимущество метода
Метод трапеций
состоит в том, что дискретизация устойчивой системы с непрерывным временем с использованием этого метода всегда дает устойчивый результат с дискретным временем. Из всех доступных методов интегрирования методМетод трапеций
дает наиболее близкое соответствие между свойствами частотной области дискретизированной системы и соответствующей системы с непрерывным временем.
Зависимости
Чтобы использовать этот параметр, установите для Временная область значение Дискретное время
.
Значения |
|
Значение по умолчанию |
|
Имя для программного использования |
|
Настраиваемый |
Нет |
Вычисляемый |
Нет |
#
Метод фильтрации —
метод вычисления производной в дискретном регуляторе
Прямой метод Эйлера
| Обратный метод Эйлера
| Метод трапеций
Details
В дискретном времени дифференциальный член передаточной функции регулятора равен:
,
где зависит от метода интегрирования:
-
Прямой метод Эйлера
— прямая прямоугольная (левая) аппроксимация:.
Этот метод лучше всего подходит для небольших интервалов между шагами расчета, когда предел Найквиста велик по сравнению с пропускной способностью регулятора. При больших временах дискретизации метод
Прямой метод Эйлера
может привести к нестабильности, даже в случае дискретизации системы, стабильной в непрерывном времени. -
Обратный метод Эйлера
— обратная прямоугольная (правая) аппроксимация:.
Преимущество метода
Обратный метод Эйлера
состоит в том, что дискретизация устойчивой системы с непрерывным временем с использованием этого метода всегда дает устойчивый результат с дискретным временем. -
Метод трапеций
— билинейное приближение:.
Преимущество метода
Метод трапеций
состоит в том, что дискретизация устойчивой системы с непрерывным временем с использованием этого метода всегда дает устойчивый результат с дискретным временем. Из всех доступных методов интегрирования методМетод трапеций
дает наиболее близкое соответствие между свойствами частотной области дискретизированной системы и соответствующей системы с непрерывным временем.
Зависимости
Чтобы использовать этот параметр, установите для Временная область значение Дискретное время
.
Значения |
|
Значение по умолчанию |
|
Имя для программного использования |
|
Настраиваемый |
Нет |
Вычисляемый |
Нет |
Параметры
#
Начальное значение производной —
начальное значение производной
Вещественное число
Details
Начальное значение производной.
Зависимости
Чтобы использовать этот параметр, установите для Временная область значение Дискретное время
, снимите флажок Использовать фильтр производной, а для параметра Тип регулятора установите значение ПИД
, ПД
.
Значение по умолчанию |
|
Имя для программного использования |
|
Настраиваемый |
Нет |
Вычисляемый |
Да |
#
Начальное значение фильтра —
начальное значение фильтра
Вещественное число
Details
Начальное значение фильтра.
Зависимости
Чтобы использовать этот параметр, установите для Временная область значение Дискретное время
, установите флажок Использовать фильтр производной, а для параметра Тип регулятора установите значение ПИД
, ПД
.
Или установите для Временная область значение Непрерывное время
, а для параметра Тип регулятора установите значение ПИД
, ПД
.
Значение по умолчанию |
|
Имя для программного использования |
|
Настраиваемый |
Нет |
Вычисляемый |
Да |
#
Начальное значение интегратора —
начальное значение интегратора
Вещественное число
Details
Начальное значение интегратора.
Зависимости
Чтобы использовать этот параметр, установите для параметра Тип регулятора значение ПИД
, ПИ
или И
.
Значение по умолчанию |
|
Имя для программного использования |
|
Настраиваемый |
Нет |
Вычисляемый |
Да |