pid 제어기 설계 예제

PID 컨트롤러를 설계하고 튜닝하는 것은 개념적으로 직관적인 것처럼 보이지만 짧은 과도 및 높은 안정성과 같은 여러 가지(그리고 종종 충돌하는) 목표를 달성하는 경우 실제로는 어려울 수 있습니다. PID 컨트롤러는 종종 기본 튜닝을 사용하여 허용 가능한 제어를 제공하지만 일반적으로 신중한 튜닝을 통해 성능을 향상시킬 수 있으며, 튜닝이 불량한 경우 성능이 허용되지 않을 수 있습니다. 일반적으로 초기 설계는 폐쇄 루프 시스템이 원하는 대로 수행되거나 손상될 때까지 컴퓨터 시뮬레이션을 통해 반복적으로 조정해야 합니다. 이 예제에서는 비례, 정수 및 미분(PID) 동작이 있는 컨트롤러를 사용하는 도 3.2a와 같이 부정적인 피드백 루프의 디자인과 관련이 있습니다. 다양한 감도 및 성능 절충을 튜닝하여 많은 메서드가 PID 컨트롤러를 파생합니다(Åström 및 Hägglund 2006; 가핑거 외. 2014). PI 컨트롤러(비례-적분 제어기)는 오류의 미분(D)이 사용되지 않는 PID 컨트롤러의 특별한 경우입니다. 1932년 경부터 광대역 공압 컨트롤러의 사용은 다양한 제어 응용 분야에서 급속히 증가했습니다. 압축 공기는 컨트롤러 출력을 생성하고 다이어프램 작동 제어 밸브와 같은 공정 변조 장치에 전원을 공급하는 데 모두 사용되었습니다.

그들은 가혹한 산업 환경에서 잘 작동하고, 위험한 장소에서 폭발 위험을 제시하지 않았다 간단한 낮은 유지 보수 장치였다. 이산 전자 컨트롤러와 분산 제어 시스템이 등장하기 전까지 수십 년 동안 업계 표준이었습니다. 컨트롤러 이론 섹션에 표시된 병렬 형식에서 PID 컨트롤러 매개 변수(비례, 정수 및 미분 항인의 이득)가 잘못 선택된 경우 제어된 프로세스 입력이 불안정할 수 있습니다( 즉, 출력 이와 함께 진동없이, 단지 포화 또는 기계적 파손에 의해 제한됩니다. 불안정성은 특히 상당한 지연이있는 경우 과도한 이득으로 인해 발생합니다. 그림 2 – 보정되지 않은 시스템은 MATLAB 코드에서 언급했듯이 20 % 오버 슈트 (이 시점에서 유일한 디자인 특성)를 달성하기 위해 약 116.5의 이득에 도달해야합니다. 명령 프롬프트 창이 아니라 코드를 스크립트로 배치해야 합니다. 둘째, 내가 제공 한 스크립트에서 언급 한 대로 전체 코드를 실행할 수 없습니다., 대신 (맨 위에서 시작) 현재 섹션을 클릭 하 고 “섹션 실행”을 선택 합니다. 이 선택의 이유는 SISO 도구를 사용하고 각 단계(P, D, 마지막으로 I)에 대한 값을 내보내기 때문입니다. 코드를 실행하기 전에 코드를 주의 깊게 읽고 지침을 따르십시오. 코드는 대화형이며 사용자 고유의 디자인에 따라 달라집니다. 또한 세 번째 단계에서는 SISO 도구가 내보내는 대신 제공하는 게인을 수동으로 입력하기로 결정했습니다. 나머지 코드에서는 디자인한 보상자 값을 작업 공간으로 내보내야 합니다.

따라서 MCU에서 불연속PID 컨트롤러를 구현하기 위한 속도 알고리즘은 u(t) {displaystyle u(t)}를 차별화하여 얻어지며, 첫 번째 및 두 번째 미분의 수치 정의를 사용하여 당신을 위해 해결 (t k) {displaystyle u(t_{k})} 그리고 마지막으로 얻기 : 파란색 곡선과 금 곡선의 변경 된 프로세스에 대한 낮은 주파수에서 (omega = 10 ) 근처 패널 (e)에서 폐쇄 루프 시스템의 공진 피크를 확인합니다.

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