How to design a PID controller in MATLAB -Step-step guide (باللغة الإنجليزية)

المتطلبات

 فالاساس الذي صنعتموه سيتيح لكم تحقيق افضل النتائج.

1. نظام النمذجة

نمذجة النظام (المعروف أيضًا باسم "plant") هي الخطوة الأولى لتصميم التحكم في تعريف المنتج. هذا النموذج هو تمثيل للنظام الديناميكي الذي تريد السيطرة عليه.

تحديد نموذج النبات وعادة ما يتم تعريف نموذج النبات من حيث تمثيل مساحة الحالة أو وظيفة النقل.

لعب مع Plants in MATLAB مطلابلديه وظائف يمكن أن تمثل نماذج النباتات. يمكنك، على سبيل المثال، استخدام دالة tf() لإنشاء دالة نقل اعتباطية.

نموذج نباتي بسيط لنتأمل في النموذج التالي: ويمكن تمثيل هذا النموذج في مركز ماتاب على النحو التالي:

Matlab

G= (s + 1)/s (باللغة الإنجليزية)

2. تصميم جهاز تحكم في الهوية الشخصية

الخطوة التالية في عملية التصميم هي وحدة التحكم PID. MATLAB

هيكل جهاز مراقبة الهوية الشخصية ويتكون المتحكم في تعريف المنتج من ثلاثة حدود، متكاملة، ومشتقة، وتناسبية. تستخدم إشارة الخطأ لتحديد إجراءات التحكم لكل مصطلح.

3. ضبط جهاز التحكم في الهوية الشخصية

ضبط أجهزة التحكم ) لضمان أن يتفاعل جهاز التحكم بشكل صحيح مع تغييرات النظام وأن يظل مستقرًا.

مثال على كيفية ضبط وحدة تحكم تعريف المنتج باستخدام طريقة زيغلر نيكولز إن طريقة زيغلر نيكولز هي طريقة منهجية لإعداد مكاسب تعريف الهوية الشخصي. ويمكن استخدام تطبيق موالف PID في MATLAB لضبط وحدة التحكم تلقائيا.

3. محاكاة جهاز التحكم في الهوية الشخصية

محاكاة أداء PID أمر ضروري بعد تصميم وحدة التحكم. وهذا من شأنه أن يضمن أنها تلبي جميع المواصفات.

تهيئة بيئة محاكاة مع MATLAB. MATLAB و Simulink وغيرها من الأدوات القوية المتاحة لمحاكاة أنظمة التحكم.

عمليات محاكاة لاختبار مراقب تعريف الهوية الشخصية يمكنك محاكاة تفاعل المتحكم في النبات باستخدام نماذج سيمولنك.

تحليل نتائج المحاكاة لدى MATLAB أدوات لتحليل نتائج المحاكاة. وتشمل هذه رسم منحنيات الاستجابة وتقييم مقاييس الأداء.

4. تحسين الأداءوحدة التحكم في تعريف المعلمات

لتحسين أداء معرِّف المعلمات، تحتاج إلى ضبط الكسب وقيم المعلمة.

تحسين مؤشرات تعريف المنتج لتحسين الأداء يمكنك ضبط اكتساب معرِّف المعلمات يدويًا ورؤية التأثير على النظام#مسلسل 39 هـ.

استخدام أدوات MATLAB التحسين يقدم MATLAB وظائف التحسين مثل fmincon لتحسين مكاسب المتحكم في PID.

مثال على تحسين التحكم في تعريف المنتج النظر في استخدام فليمنكون لتحسين المكاسب في التحكم في تعريف الهوية الشخصي. هذا مثال برمجي:

Matlab

% حدد دالة التكلفة cost_function = @(x) sum((step(G* pid(x(1), x(2), x(3)) -1).^2) ؛

تحسين المكاسب الأولية لأرقام تعريف المنتج = [1,1,1] ؛ المكاسب المثلى = fmincon(التكلفة -الوظيفة، المكاسب الأولية) ؛

% عرض الكسب الأمثل (' المكاسب المحسنة: و#39;);disp(المكاسب المثلى) ؛

5. التطبيق

Real World Applications of PID Controllers Designed in MATLAB (باللغة الإنجليزية) ومن الأمثلة على ذلك التحكم في درجة حرارة الفرن الصناعي، والحفاظ على سرعة محرك دي سي، وإدارة نظام التحكم في الطرادات في المركبة.