MATLAB'da Bir PID Denetleyicisi Nasıl Tasarlanır-Adım Adım Kılavuz

Nasıl tasarlanacağını öğreninPID denetleyicisibu kapsamlı kılavuzla MATLAB'da. Optimum sistem performansı için PID denetleyicinizi modellemek, ayarlamak ve optimize etmek için adım adım talimatları izleyin.

  1.Giriş

Oransal-İntegral-Türev (PID) kontrolörleri, çeşitli mühendislik uygulamalarında paha biçilmez bir kontrol mekanizmasıdır ve istenen ayar noktası ile gerçek çıktı arasındaki hatayı en aza indirerek istenen çıktının sağlanmasına yardımcı olur. MATLAB'da PID denetleyicileri tasarlama konusunda usta olmak, mühendislerin tam kontrol ve optimizasyon ile sistem performansını hassas bir şekilde düzenlemesine olanak tanır; Bu nedenle, bu makale sizin için bu tasarım sürecinin her aşamasında sizi adım adım yönlendirecektir.

  2. PID Denetleyici Tasarımına Başlamadan Önce

Bir PID denetleyicisi tasarlamadan önce, MATLAB ve Control System Toolbox'ın kurulu ve kullanımınıza hazır olduğundan emin olun. MATLAB'ı başlatın ve baştan bir komut dosyası veya canlı komut dosyası projesi oluşturun. Bu, PID denetleyici tasarımlarını ve simülasyonunu tasarlamak ve simüle etmek için gerekli tüm araçları ve çalışma alanını sağlar.

 3. Sistemi Modelleyin

Bir PID kontrolörü tasarlamanın ilk adımı, transfer fonksiyonunu (girdinin herhangi bir tesis veya prosesin çıktısını nasıl etkilediğini temsil eder) oluşturarak kontrol etmek istediğiniz sistemi modellemektir. Bu komutu çalıştırarak MATLAB ile bir aktarım işlevi tanımlayabilirsiniz:

System=tf([pay,payda]);

[Pay] ve [payda]'yı sisteminizdeki katsayılarla değiştirin' s transfer fonksiyonu. 

  4. MATLAB'da PID Denetleyici Tasarımı

MATLAB kullanarak PID denetleyicileri tasarlamanın iki yöntemi vardır: PID Tuner uygulamasını kullanmak veya manuel olarak ayarlama.

1. Bu komutu girerek PID Tuner Uygulamasını başlatın:

1. Uygulama, PID parametrelerini sisteminize uyacak şekilde otomatik olarak optimize eder ve ayarladıktan sonra, çalışma ortamınızda daha fazla değerlendirme için bunları dışa aktarır. 2. Optimizasyon gerçekleştikten sonra, daha fazla araştırma ve uygulama için denetleyicinizi Workbench aracılığıyla paylaşın ve uygulayın.

Manuel Ayarlama:

1. Manuel ayarlama için Kp, Ki ve Kd gibi PID parametrelerini tanımlayın. 2. "PIDCMD" komutunu kullanarak PID denetleyicisini oluşturun. PAPIDCARD=3."

1. Döngüyü kapatmak ve transfer fonksiyonunu tanımlamak için geri besleme fonksiyonlarını kullanma: C = Kp + Ki + Kd.

PID denetleyicisini tasarladıktan sonra, değerlendirme amacıyla sistem yanıtının simülasyonunu kullanın. Adım yanıtını çizmek için adım fonksiyonu analizini kullanın; Kapalı döngü sistemler için, çizilen bu adım yanıtı, frekans yanıtından daha fazla içgörü sağlayabilir:

Adım (T); Bir kontrolörün istenen tüm özellikleri karşılayıp karşılamadığını belirlemek için, yükselme süresi, yerleşme süresi ve aşma dahil olmak üzere temel performans ölçümleri dikkatlice incelenmelidir.

  5. Kontrol Cihazınızı Optimize Etme

İlk tasarım performans kriterlerini karşılamıyorsa, bunları kabul edilebilir standartlara getirmek için PID parametrelerinin optimize edilmesi gerekebilir. MATLAB, otomatik ayarlama için pidtune işlevini sunar:

[C, bilgi] = PIDtune(' PID', C);

Bu fonksiyon, maksimum verimlilik sağlamak için PID parametrelerini önceden belirlenmiş kriterlere göre optimize eder.

Kontrolörün Simulink'te Uygulanması

Simulink, PID denetleyici modellemesi ve simülasyonu dahil olmak üzere güçlü simülasyon ve gerçek zamanlı uygulama çözümleri sunar. Simulink'te sisteminizin tam bir modelini oluşturun ve bir PID Denetleyici bloğu ekleyin; Sonuçları analiz etmek ve nerede iyileştirmeler yapılması gerektiğini belirlemek için simüle etmeden önce bu bloğu özelleştirilmiş parametrelerle yapılandırın.

  6. Son

MATLAB kullanarak bir PID denetleyicisi oluşturmak, sisteminizi modellemekten denetleyiciyi optimize etmeye kadar birden çok adım gerektirir. Bu kılavuzu izleyerek, optimum sistem performansı sağlayan verimli bir PID oluşturabilirsiniz - yinelemeli ayarlama ve doğrulamanın istenen sonuçlara ulaşmada kritik unsurlar olduğunu unutmayın!