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PID 자동 조정의 작동 방식

PID 자동 조정을 사용하려면 PID Autotuner 블록인 Closed-Loop PID Autotuner 또는 Open-Loop PID Autotuner 중 하나를 구성하고 배포하십시오.

자동 조정 프로세스

PID Autotuner 블록은 주파수 응답 추정 실험을 수행할 때 동작합니다. 이 블록은 플랜트에 테스트 신호를 주입하고 추정된 주파수 응답을 기반으로 PID 이득을 조정합니다.

다음 도식 다이어그램은 일반적으로 PID Autotuner 블록이 제어 시스템 안에 어떻게 배치되는지를 보여줍니다.

자동 조정 프로세스가 시작되기 전까지 Autotuner 블록은 제어 신호를 u에서 u+Δu 위치의 플랜트 입력으로 바로 전달해 줍니다. 이 상태에서는 모듈이 시스템 성능에 영향을 미치지 않습니다.

자동 조정 프로세스가 시작되면 블록은 플랜트 입출력 데이터를 수집하고 주파수 응답을 실시간으로 추정하기 위해 u out에 테스트 신호를 주입합니다.

  • Open-Loop PID Autotuner 블록을 사용하는 경우 블록은 추정 실험의 지속 시간 동안 u와 u+Δu 사이의 피드백 루프를 개방합니다. 블록은 주파수 [1/3, 1, 3, 10]ωc에서의 정현파 신호들의 중첩을 u+Δu에 주입합니다. 여기서 ωc는 조정하려고 지정한 목표 대역폭입니다. 적분하지 않는 플랜트의 경우 블록은 플랜트 DC 이득을 추정하기 위해 계단 신호를 주입할 수도 있습니다. 모든 테스트 신호는 실험을 시작할 때 u의 신호 값인 공칭 플랜트 입력 위에 주입됩니다.

  • Closed-Loop PID Autotuner 블록을 사용하는 경우 플랜트는 실험하는 동안 현재 이득을 갖는 PID 제어기의 제어를 받습니다. 폐루프 조정은 주파수 [1/10,1/3, 1, 3, 10]ωc에서의 정현파 테스트 신호들을 사용합니다.

실험이 끝나면 블록은 추정된 주파수 응답을 사용하여 PID 이득을 계산합니다. 조정 알고리즘은 지정한 제어 대역폭 및 위상 여유를 달성하는 동시에 성능과 강인성의 균형을 맞추는 것을 목표로 합니다. 조정된 이득을 블록에서 PID 제어기로 전달하도록 로직을 구성하여 폐루프 성능을 실시간으로 검증할 수 있습니다.

PID 자동 조정의 워크플로

다음 단계는 PID 자동 조정을 위한 워크플로를 개략적으로 보여줍니다.

  1. 도식 다이어그램에 표시된 것처럼 PID Autotuner 블록을 시스템에 포함합니다.

  2. 조정 실험이 시작되고 끝나는 시기를 제어하는 시작/중지 신호를 구성합니다. 이 신호를 사용하여 언제든지 PID 자동 조정 프로세스를 시작할 수 있습니다. 실험을 중지하면 블록은 조정된 PID 이득을 반환합니다.

  3. 제어기 유형 및 조정을 위한 목표 대역폭과 같은 제어기 파라미터를 지정합니다.

  4. 주파수 응답 실험 중에 주입할 섭동의 진폭과 같은 실험 파라미터를 구성합니다.

  5. 시작/중지 신호를 사용하여 자동 조정 프로세스를 시작하고 주파수 응답 추정 실험을 완료해도 좋을 만큼 충분히 오래 실행합니다.

  6. 자동 조정 프로세스를 중지합니다. 실험이 중지되면 Autotuner 블록은 조정된 PID 이득을 계산하고 반환합니다.

  7. 조정된 이득을 블록에서 PID 제어기로 전달합니다. 이제 조정된 제어기의 성능을 Simulink®에서 검증하거나 실시간으로 검증할 수 있습니다.

각 단계 수행에 대한 자세한 내용은 다음을 참조하십시오.

참고 항목

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