【新星计划】Matlab pid参数调节工具箱

朱雀 2022-10-17 14:58 300阅读 0赞

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][Matlab GUI_PID]

对于pid调节可以直接使用matlab自带的工具箱，

![图片][eb21a79e9d666a73468167b5e6bc1741.png]

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

![图片][1123da4f204c4f5bbe75ea0b57a538c9.png]

![图片][1dee9fc72d1e3590bd3db961ce36c9d7.png]

3、选择pid控制

![图片][c0b9af7e1cced9f244ab9755c1ef2f85.png]

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，

![图片][0185817624621369dfd77b6fcc993f42.png]

5、输出pid的调节参数

![图片][6acaa6d3c4651a258d216e7a1140bf8a.png]

6、验证输出结果

>> 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)

![图片][963e6fe537cfaf75b45cf07536a60c10.png]

## 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。

[Matlab GUI_PID]: http://mp.weixin.qq.com/s?__biz=MzU0NTkyMzk2MA==&mid=2247484151&idx=1&sn=1446449f5b9e0dcda399f52d00a714a1&chksm=fb6434e0cc13bdf65d9b89770e17ba6ab5dca9292b2d1325ee2361cf7d9dc2da814efdbecea4&scene=21#wechat_redirect
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