【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
rit843249921 小时前
有限元法求转子临界转速的MATLAB实现
开发语言·matlab
Matlab程序设计与单片机1 天前
【机器人最短路径规划】基于标准蚁群算法
matlab·蚁群算法·路径规划问题
Marye_爱吃樱桃1 天前
MATLAB R2024b的安装、简单设置——保姆级教程
开发语言·matlab
IT猿手1 天前
基于控制障碍函数的多无人机编队动态避障控制方法研究,MATLAB代码
开发语言·matlab·无人机·openclaw·多无人机动态避障路径规划·无人机编队
Evand J2 天前
【MATLAB复现RRT(快速随机树)算法】用于二维平面上的无人车路径规划与避障,含性能分析与可视化
算法·matlab·平面·无人车·rrt·避障
s09071362 天前
【声纳成像】基于滑动子孔径与加权拼接的条带式多子阵SAS连续成像(MATLAB仿真)
开发语言·算法·matlab·合成孔径声呐·后向投影算法·条带拼接
IT猿手2 天前
基于 ZOH 离散化与增量 PID 的四旋翼无人机轨迹跟踪控制研究,MATLAB代码
开发语言·算法·matlab·无人机·动态路径规划·openclaw
IT猿手2 天前
基于控制障碍函数(Control Barrier Function, CBF)的无人机编队三维动态避障路径规划,MATLAB代码
开发语言·matlab·无人机·动态路径规划·无人机编队
SugarFreeOixi2 天前
MATLAB绘图风格记录NP类型
python·matlab·numpy
IT猿手2 天前
基于 CBF 的多无人机编队动态避障路径规划研究,无人机及障碍物数量可以自定义修改,MATLAB代码
开发语言·matlab·无人机·动态路径规划