放入pid控制器后没有振荡

时间：2012-02-23 03:27:19

标签： matlab pid simulink

我有一个关于将PID控制器放入我的simulink文件的问题。

在我的simulink文件中，我使用pid控制器来控制我的进程。我使用s-function作为我的流程框图。

根据Ziegler-Nichols方法，第一步我们将k设置为等于最小值（0.5），所以我将0.5放在我的比例值中。但是控制器和没有控制器的结果没有区别。即使增加或减少比例值。

为什么会出现此问题？希望有人可以帮助我。谢谢。

我的方框图如下图所示。请参阅此图片

http://s1009.photobucket.com/albums/af218/syarinazulkifeli/?action=view&current=Untitled-1.png

这是我的s-function文件：

function [sys,x0,str,ts]= reactor_sfcn(t,x,u,flag)

switch flag

case 0
    [sys,x0,str,ts]=mdlInitializeSizes;
case 1,
    sys = mdlDerivatives(t,x,u);
case 3,
    sys = mdlOutputs(t,x,u);
case 9
    sys =[];
end

function [sys,x0,str,ts] = mdlInitializeSizes()

s = simsizes;
s.NumContStates   = 11;
s.NumDiscStates   = 0;
s.NumOutputs      = 11;
s.NumInputs       = 1;
s.DirFeedthrough  = 0;
s.NumSampleTimes  = 1;

sys = simsizes(s) ;
x0 = [0.0258,0,0,0,0,0,0,0,8.83,303.15,303.15];
str=[] ; 
ts = [0 0];

    function sys = mdlDerivatives (t,x,u)
Tjo = u;
sys = reactor(t,x,Tjo);


        function sys = mdlOutputs(t,x,u)
%                 sys(1)=x(1);
%                 sys(2)=x(2);
%                 sys(3)=x(3);
%                 sys(4)=x(4);
%                 sys(5)=x(5);
%                 sys(6)=x(6);
%                 sys(7)=x(7);
%                 sys(8)=x(8);
%                 sys(9)=x(9);
%                sys(10)=x(10);
%                sys(11)=x(11);
                 sys = x;

s-function文件的链接

function DXDT = reactor(t,x,Tjo)

% -------------------------------------------- %
%       Parameters definition
% -------------------------------------------- %  
I  = x(1);   X = x(2);   P0 = x(3);  
P1 = x(4);  P2 = x(5);   Q0 = x(6);  
Q1 = x(7);  Q2 = x(8);    M = x(9);
Tjo = x(10);  T = x(11); 

% ---------------------------------------
%               Constants
% =======================================

%constant
 M0 = 8.83;
 I0 = 0.0258;
 Qh = 60.44;
 MMWm = 100.3;
 U0 = 55.1;

% Densities
dp = 1200;                
dm = 968-1.225*(T-273.15);               
Rhoc = 998;                            

% volume expansion factor
Fev = (dm - dp)./dp ;                  

% volume fraction
 Fvm = (1 - X)./(1 + Fev*X);           
 Fvp = X*(1-Fev)./(1+Fev*X);

% Total reactant mixture density
 Rho = dm*Fvm + dp*Fvp;            
% Reactor and jacket volume
 Vc = 2;                            
  V = 2;                           
% Reactor dimension      
At =3.1416*0.15*0.113;    
% coolant flow rate
Mc = 0.41/18;                      
%   
 Cpc = 77.22;            
 Cp = 199.13;               
% Average coolant temperature
Tji = 303.15;
Tj =(Tji+Tjo)/2;     

% Overall heat transfer coeff   
 alpha = 0.4;  
 U = U0-alpha*X;        

 delHp = 57800;                        

% ---------------------------------------
%           Rates of reaction
% ======================================= 

% Fujita-Doolittle equation
Tgp = 114 +273.25   ;                      
A = 0.168-8.21e-6*(T-Tgp)^2;
B = 0.03;
g = exp(2.303*Fvm/(A + B*Fvm));          

% Dissociation rate
F = 0.58; 
Kd = (6.32e16*exp(-15.43e3/T));            

% Propagation rate  
Tep = 5.4814e-16*exp(13982/T);               
Kp0 = 2.952e7*exp(-4353/(1.987*T));     
Kp = (Kp0*g)./(g + (Tep*P0.*Kp0));         

% Termination rate  
Tet = (1.1353e-22*exp(17420/T))./I0;      
Kt0 = 5.88e9*exp(-701/(1.987*T));        
Kt = (Kt0*g)./(g + (Tet*P0.*Kt0));        
Ktc = 0;
Ktd = Kt ;                                



% -------------------------------------------- %
%       ODE's
% -------------------------------------------- % 
 dIdt = -Kd*I - ((Fev*I.*P0.*(1 - X)*Kp)./(1 + Fev*X)); 
 dXdt = Kp*(1 - X).*P0;     
 dP0dt = (-Fev*P0.*P0.*(1 - X)./(1 + Fev*X)).*Kp + 2*F*Kd*I - Kt*P0.*P0; 
 dP1dt = (-Fev*P0.*P1.*(1 - X)./(1 + Fev*X)).*Kp + 2*F*Kd*I - Kt*P0.*P1 + (Kp*M0*(1 -   X)./(1 + Fev*X)).*P0;
dP2dt = (-Fev*P0.*P2.*(1 - X)./(1 + Fev*X)).*Kp + 2*F*Kd*I - Kt*P0.*P2 + (Kp*M0*(1 - X)./(1 + Fev*X)).*(2*P1 + P0);
dQ0dt = (-Fev*P0.*Q0.*(1 - X)./(1 + Fev*X)).*Kp + Ktd*P0.*P0 + 0.5*Ktc*P0.*P0;
dQ1dt = (-Fev*P0.*Q1.*(1 - X)./(1 + Fev*X)).*Kp + Ktd*P0.*P1 + Ktc*P0.*P1;
dQ2dt = (-Fev*P0.*Q2.*(1 - X)./(1 + Fev*X)).*Kp + Ktd*P0.*P2 + Ktc*(P1.*P0 + P1.^2);
dMdt = (-Kp*P0*M0*(1 - X)./(1 + Fev*X)).*((Fev*(1 - X)./(1 + Fev*X)) + 1);
  Rm = (-delHp)*dMdt;                  
dTjodt = (Mc*Cpc*(Tji-Tjo)+ U*At*(T-Tj))/(Vc*Rhoc*Cpc/18);
dTdt = (Qh+(Rm*V*MMWm)-(U*At*(T-Tj)))/(V*Rho*Cp);


DXDT =[dIdt;dXdt;dP0dt;dP1dt;dP2dt;dQ0dt;dQ1dt;dQ2dt;dMdt;dTjodt;dTdt];

2 个答案:

答案 0 :(得分：1)

首先，我要检查进程的s函数是否按预期工作。断开PID控制器并连接步，斜坡或sin块。如果过程的块正常以及静态系数有多大，这可以给你一个提示。

第二个提示：Ziegler-Nichols方法表示应该增加Kp，直到系统获得边缘稳定。您是否只测试了一个比例增益值？取决于工厂，0.5可以是非常小的值，并且在控制系统所需的水平之下。

答案 1 :(得分：0)

您更改Kp术语但没有变化......您是否给系统一个步骤命令？实际和所需的信号错误是否反馈到PID控制器？如果满足这些并且系统仍然对Kp不敏感，则可能需要逐块浏览模型以查找问题。另外，为什么要使用S功能对工厂进行建模？实施这些可能很棘手。我更愿意以图表形式或至少在嵌入式m中看到工厂模型。

对于步骤输入，我建议this link或google它。您需要将Kp设置得相当高，然后给它一个步进命令输入以使系统不稳定，然后改变Kp直到它稳定并测量振荡周期。

我把一个玩具模型放在一起供你测试，我倾向于相信你的s功能在这里有问题。如果你想发布/发送功能，我很乐意看看它。但是，如果您想学习Ziegler-Nichols，请从一个非常简单的模型开始，并按照Ziegler-Nichols过程中的步骤进行操作。以下是我的部分数据的输出Kp = 200和1/(s+1)的工厂：

Test Setup

10s Run

Zoomed in to see oscillation

所以你可以看到上面的振荡。 Kp = 200太高了，你不得不为Ziegler-Nichols减少一点，但我只想给你一个例子。

编辑我将readtor_sfcn和reactor函数下载到两个名为的文件中 reactor_sfcn.m和reactor.m马上，我可以告诉你为什么你什么也看不到 改变输入。在reactor_sfcn mdlDerivatives中，您传递输入 系统u作为reactor函数的第三个参数。在里面 reactor函数我可以看到第三个参数Tjo从未被读过， 但用x(10)覆盖。因此，如果Tjo应该是输入参数 它也不应该是一个国家。这将取决于你解决这个问题， 它特定于您的工厂实施。我有一个测试模型 我曾经看过你的文件，我会试着把它放在你能得到的地方 很快就可以访问它，但它可能不会像你分析什么那样有用 该工厂本应该做的。希望这有帮助！

谢谢！

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