【电力电子在电力系统中的应用】1 具有输出限幅的离散系统的PID控制器

【仅供参考

【2023.02西南交大电力电子在电力系统中的应用】

目录

[0 仿真要求](#0 仿真要求)

[1 PID控制器的设计与封装](#1 PID控制器的设计与封装)

[1.1 搭建仿真电路](#1.1 搭建仿真电路)

[1.2 对PID控制器部分封装为subsystem模块](#1.2 对PID控制器部分封装为subsystem模块)

[1.3 创建Mask模块](#1.3 创建Mask模块)

[2 PID控制器的参数选择](#2 PID控制器的参数选择)

[2.1 Kp参数的调节](#2.1 Kp参数的调节)

[2.2 Ki参数的调节](#2.2 Ki参数的调节)

[2.3 Kd参数的调节](#2.3 Kd参数的调节)


0 仿真要求

1、针对极点0,-0.5的被控系统,设计具有输出限幅离散系统的PID控制器,并封装成参数可设置的模块,可设置Kp、Ki、Kd、输出限幅最大、最小值等参数。

2、验证PID在以下系统(替换Subsystem)的阶跃输出。

1 PID控制器的设计与封装

1.1 搭建仿真电路

其中:

  1. 将三个Gain模块的数值分别用参数Ki、Kp、Kd代替,便于后续封装成subsystem、创造Mask模块后,对模块属性进行设置;
  2. 在Ki对应的Gain模块后串上一个Discrete-Time Integrator(离散时间积分)模块;
  3. 在Kd对应的Gain模块后串上一个Discrete Derivative(离散系统微分)模块;
  4. 用Add模块将比例、积分、微分三条线路进行加和;
  5. 在Add模块后串联一个Saturation模块,对输出进行限幅;

将Saturation模块中Upper limit、Lower limit的数值分别用参数Max和Min代替,以便于后续创造Mask模块后,对模块属性进行设置。

1.2 对PID控制器部分封装为subsystem模块

得到下图所示电路:

1.3 创建Mask模块

对各参数进行编辑如下:

得到参数可设置的模块如下(可设置Kp、Ki、Kd、输出限幅最大、最小值等参数):

2 PID控制器的参数选择

2.1 Kp参数的调节

先将Ki、Kd清零,不进行限幅。如右图,当Kp选为0.05时(图中黄线所示),达到稳态时间偏长;Kp选为0.14时(图中蓝线所示),反应速度提升,但产生过冲。

2.2 Ki参数的调节

Ki在有外力作用和系统误差时用以消除偏差、提高精度。调大Ki也可增加响应速度,但同时也会产生过冲、过大会产生振荡。此处调节Ki参数效果不甚明显,故取一较小数值0.000001。

2.3 Kd参数的调节

Kd用以抑制过冲和振荡。Kd过小系统会产生过冲,过大则会减慢响应速度。如右图,当Kd选为0.01时(图中黄线所示),产生些许过冲;Kp选为0.14时(图中蓝线所示),差不多为预期所需。

综上所述,所得参数如图:

使用PID控制(黄线)和不使用PID控制(蓝线)时输出波形如图:

相关推荐
lingchen190613 小时前
用MATLAB r2010b和r2016b求解微分方程组
开发语言·算法·matlab
可编程芯片开发14 小时前
基于李雅普诺夫算法的四旋翼无人机姿态跟踪控制系统simulink建模与仿真
matlab·无人机·制造·四旋翼无人机·李雅普诺夫·姿态跟踪控制
matlab代码2 天前
基于matlab的玉米种子计数设计(GUI界面)【源码58期】
开发语言·matlab
吃好睡好便好2 天前
转换函数的使用
学习·matlab·生活·转换函数
吃好睡好便好3 天前
取整函数的使用
学习·matlab·生活·取整函数
Funing74 天前
STM32 电机动态 PI 控制:从编码器反馈、增量式 PI 到 Matlab 参数拟合与 PWM 输出
stm32·嵌入式硬件·matlab·pi控制算法
zq_63894 天前
利用 MATLAB 调用 STK Object Model COM 显示雷达受干扰前后探测范围的变化
开发语言·matlab
zq_63894 天前
ObjectModel_diagram.pdf 文档详细总结
开发语言·matlab
88号技师5 天前
2026年SCI-分数牛顿衍生优化算法Fractional Newton-derived optimizer-附Matlab免费代码
开发语言·算法·数学建模·matlab·优化算法
机器学习之心5 天前
LSTM神经网络+SHAP可解释性分析+NSGA-II工艺参数优化,从预测到可解释性再到多目标优化的全流程实战,MATLAB代码
神经网络·matlab·lstm·shap可解释性分析·nsga-ii工艺参数优化