PID 조정기를 사용하여 PID 제어기 설계하기
Control System Toolbox™의 PID 조정기를 사용하여 LTI 모델로 표현되는 플랜트에 대해 PID 제어기를 대화형 방식으로 자동 조정할 수 있습니다.
PID 조정기를 사용하여 Simulink® 모델의 PID Controller 블록을 조정하는 방법에 대한 자세한 내용은 Introduction to Model-Based PID Tuning in Simulink (Simulink Control Design) 항목을 참조하십시오.
PID 조정기 개요
PID 조정기를 사용하여 단일 루프 단위 피드백 제어 구성의 피드포워드 경로에서 대화형 방식으로 SISO PID 제어기를 설계할 수 있습니다.
PID 조정기는 자동으로 플랜트에 대한 제어기를 설계합니다. 사용자는 제어기 유형(P, I, PI, PD, PDF, PID, PIDF)과 형식(병렬 또는 표준)을 지정합니다.
또한 PID 조정기를 사용하여 다음 그림과 같은 피드백 구성에서 2-DOF PID 제어기를 설계할 수 있습니다.
PID 조정기는 설정점 가중치가 조정 가능한 자유 파라미터일 수 있는 2-DOF PID 제어기를 설계할 수 있습니다. PID 조정기는 I-PD 및 PI-D와 같이 일반적인 제어 구성에서 설정점 가중치가 고정된 제어기를 설계할 수도 있습니다.
다양한 응답 플롯을 사용하여 설계를 분석하고, 성능 요구 사항에 맞게 대화형 방식으로 설계를 조정할 수 있습니다.
PID 조정기를 실행하려면 pidTuner
명령을 사용하십시오.
pidTuner(sys,type)
여기서 sys
는 제어하려는 플랜트의 선형 모델이고 type
은 설계할 제어기 유형을 나타냅니다.
또는 다음을 입력하십시오.
pidTuner(sys,Cbase)
여기서 Cbase
는 기준 제어기로, 설계된 제어기의 성능을 Cbase
의 성능과 비교할 수 있습니다.
sys
및 Cbase
에 대한 자세한 내용은 pidTuner
함수 도움말 페이지를 참조하십시오.
참고
PID 조정기는 MATLAB® 데스크탑의 앱 탭에서 열 수도 있습니다. 그럴 경우 PID 조정기의 플랜트 메뉴를 사용하여 플랜트 모델을 지정하십시오.
PID 제어기 유형
제어기 유형을 선택하려면 다음 방법 중 하나를 사용하십시오.
앱을 열 때 유형 지정하기 — PID 조정기를 열 때
pidTuner
명령에type
인수를 제공합니다. 예를 들어,pidTuner(G,'PIDF2')
는 미분항에 필터가 있는 2-DOF PID 제어기를 초기 설계로 갖는 PID 조정기를 엽니다.기존 제어기 객체를 사용하여 유형 지정하기 — PID 조정기를 열 때
pidTuner
명령에 기준 제어기Cbase
인수를 제공합니다. PID 조정기가Cbase
와 동일한 유형의 제어기를 설계합니다. 예를 들어,C0
이 비례 동작과 미분 동작만 갖는pid
제어기 객체라고 가정하겠습니다(PD 제어기). 이때pidTuner(G,C0)
은 PD 제어기를 초기 설계로 갖는 PID 조정기를 엽니다.앱 내에서 제어기 유형 지정하기 — PID 조정기에서 유형 메뉴를 사용하여 제어기 유형을 변경합니다.
다음 표에는 사용 가능한 PID 제어기 유형이 요약되어 있습니다. 이러한 제어기 유형에 대한 자세한 내용은 PID Controller Types for Tuning 항목을 참조하십시오.
1-DOF 제어기
pidTuner 에 대한 type 입력 | 유형 메뉴의 항목 | 제어기 동작 |
---|---|---|
'P' | P | 비례만 |
'I' | I | 적분만 |
'PI' | PI | 비례와 적분 |
'PD' | PD | 비례와 미분 |
'PDF' | PDF | 비례와 미분. 미분항에 1차 필터 사용. |
'PID' | PID | 비례, 적분, 미분 |
'PIDF' | PIDF | 비례, 적분, 미분. 미분항에 1차 필터 사용. |
2-DOF 제어기
PID 조정기는 자유 설정점 가중치가 적용된 2-DOF PID 제어기 유형을 자동 설계할 수 있습니다. 다음 표에는 PID 조정기의 2-DOF 제어기 유형이 요약되어 있습니다. 일반적인 2-DOF PID 제어기에 대한 자세한 내용은 Two-Degree-of-Freedom PID Controllers 항목을 참조하십시오.
pidTuner 에 대한 type 입력 | 유형 메뉴의 항목 | 제어기 동작 |
---|---|---|
'PI2' | PI2 | 2-DOF 비례와 적분 |
'PD2' | PD2 | 2-DOF 비례와 미분 |
'PDF2' | PDF2 | 2-DOF 비례와 미분. 미분항에 1차 필터 사용. |
'PID2' | PID2 | 2-DOF 비례, 적분, 미분 |
'PIDF2' | PIDF2 | 2-DOF 비례, 적분, 미분. 미분항에 1차 필터 사용. |
고정된 설정점 가중치를 갖는 2-DOF 제어기
PID 조정기를 사용하여 다음 표에 요약되어 있는 고정 설정점 가중치 제어기 유형을 설계합니다. 이러한 제어기 유형에 대한 자세한 내용은 PID Controller Types for Tuning 항목을 참조하십시오.
pidTuner 에 대한 type 입력 | 유형 메뉴의 항목 | 제어기 동작 |
---|---|---|
'I-PD' | I-PD | b = 0, c = 0인 2-DOF PID |
'I-PDF' | I-PDF | b = 0, c = 0인 2-DOF PIDF |
'ID-P' | ID-P | b = 0, c = 1인 2-DOF PID |
'IDF-P' | IDF-P | b = 0, c = 1인 2-DOF PIDF |
'PI-D' | PI-D | b = 1, c = 0인 2-DOF PID |
'PI-DF' | PI-DF | b = 1, c = 0인 2-DOF PIDF |
이산시간 제어기 유형
sys
가 샘플 시간이 Ts
인 이산시간 모델인 경우 PID 조정기는 ForwardEuler
이산 적분기 식을 사용하여 이산시간 pid
제어기를 설계합니다. 다른 이산 적분기 식을 갖는 제어기를 설계하려면 다음 방법 중 하나를 사용하십시오.
실행 명령
pidTuner
에 이산시간 기준 제어기Cbase
를 제공합니다. PID 조정기는Cbase
와 동일한 이산 적분기 식을 갖는 제어기를 설계합니다.PID 조정기를 실행한 후 옵션을 클릭하여 제어기 옵션 대화 상자를 엽니다. 적분식 메뉴와 도함수식 메뉴에서 이산 적분기 식을 선택합니다.
이산 적분기 식에 대한 자세한 내용은 pid
, pid2
, pidstd
및 pidstd2
함수 도움말 페이지를 참조하십시오.
PID 제어기 형식
pidTuner
에 type
입력을 사용하면 PID 조정기가 병렬 형식으로 제어기를 설계합니다. 표준 형식으로 제어기를 설계하려면 다음 방법 중 하나를 사용하십시오.
실행 명령
pidTuner
에 표준 형식 기준 제어기Cbase
를 제공합니다. PID 조정기가Cbase
와 동일한 형식의 제어기를 설계합니다.PID 조정기를 실행한 후에 형식 메뉴를 사용하여 제어기 형식을 변경합니다.
병렬 및 표준 제어기 형식에 대한 자세한 내용은 pid
, pid2
, pidstd
및 pidstd2
함수 도움말 페이지를 참조하십시오.