模型描述

此示例显示了如何在从手动控制切换到PID控制时实现无扰动控制转换。我们使用Simulink®中的PID控制器块来控制具有死区时间的一阶过程。万博1manbetx

我们首先打开模型。

图1：万博1manbetx带无颠簸传递的PID控制Simulink模型。

要打开这个模型，输入无颠簸在MATLAB®终端中。

使用Simulink®Control Design™的PID调谐器，PID控制器已被调谐，饱和被忽略。万博1manbetx

受控对象是一阶过程，死区时间如下所述：

出于几个操作原因，工程师决定以开环方式启动控制过程，通过向设备输入提供饱和斜坡信号，以缓慢驱动设备输出，使其达到所需的稳态值40。计划在t=150时进行控制转移。因此，开环控制和闭环控制之间的转换涉及两个操作控制阶段：

为了支万博1manbetx持平滑的控制过渡，PID控制器块支持两种操作模式:a . PID控制器块跟踪模式和一个控制方式．在控制模式下，PID控制器块作为一个普通的PID控制器运行。然而，在跟踪模式下，块有一个额外的输入，允许PID块通过改变其积分器输出来调整其内部状态，以便块输出跟踪给这个额外输入端口的指定信号。

为实现无扰动控制传输，当设备处于手动控制阶段（开环控制）时，PID控制器块必须处于跟踪模式，当设备处于自动控制阶段（闭环控制）时，PID控制器块必须处于控制模式。

为跟踪模式配置块

要激活信号跟踪，请转到PID高级块对话框中的选项卡；选择启用跟踪模式，并指定增益Kt．这个增益的倒数是跟踪环路的时间常数。有关如何选择此增益的更多信息，请参阅参考[1]。

图2：使跟踪模式PID控制器块的。

如图1所示，一旦启用跟踪模式，该块就有一个由TR表示的第二个输入端口。在内部，该新端口的接线方式如掩码下所示：

图3:带跟踪模式的PID控制器块的掩模视图。

建立转换机制

除了对PID控制器块启用跟踪模式外，还需要一个切换机构来实现控制转移。开关1决定哪个信号给被控对象输入和给PID控制器块的跟踪端口。

在时间t=0时，开关1将手动控制信号引导至设备输入和PID控制器块的跟踪端口。这允许PID控制器块的输出通过调整PID控制器的内部积分器在手动阶段跟踪手动控制信号。因此，当发生控制转移时，PID控制器输出将与手动控制信号大致相同。

在时间t=150时，开关1切换，将PID控制器块的输出定向到设备输入和PID控制器块的跟踪输入。PID控制器块现在跟踪自己的输出，这相当于控制模式。

无扰动控制传递的仿真

设定点信号和模型的闭环响应如图4所示。

图4:设定值与测量输出。

图4清楚地显示，在切换时（t=150），测量的输出跟踪设定点曲线，没有任何输出颠簸。为了进一步研究这一点，图5显示了设备输入、控制信号。

图5:控制信号切换。

图6:植物输入。

图5和图6显示，在切换实例中，设备输入没有经历阶跃变化(颠簸)，因此控制转换按照预期的平滑无颠簸方式进行。

要查看无障碍传输设置的意义，考虑不使用跟踪模式的情况。在这种情况下，将获得以下设置：

图7:万博1manbetx无颠簸传递的PID控制Simulink模型。

要打开这个模型，输入sldemo_bumplessno在MATLAB终端中。

图8和图9显示了在没有适当无颠簸控制传输策略的情况下的性能。

图8：设定值与测量输出。

图9:控制信号切换。

从图8和图9可以明显看出，当设备处于手动控制下时，允许PID控制器浮动可能会导致切换时出现不希望出现的大瞬态。

总结

如这个例子所示，PID控制器块通过使用跟踪模式支持无颠簸控制传输。万博1manbetx

参考文献