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PID コントローラーの調整

PID ゲインの自動調整と対話型の調整

Control System Toolbox™ ソフトウェアは、PID コントローラーを調整するためのツールとコマンドをいくつか提供します。ご使用のアプリケーションに最も適したツールを選択するには、PID コントローラー設計ツールの選択を参照してください。

Simulink® モデルでの PID コントローラーの調整の詳細については、モデルベースの PID コントローラー調整 (Simulink Control Design)を参照してください。

アプリ

PID 調整器PID コントローラーの調整

関数

pidTunerPID 調整のための PID 調整器を開く
pidtune線形プラント モデルのための PID 調整アルゴリズム
pidtuneOptionspidtune コマンドのオプションの定義

例および操作のヒント

ツールのワークフロー

高速設定値追従用の PID コントローラーの設計

立ち上がり時間や整定時間の要件に合わせて PID コントローラーを調整します。

PID 調整器での設計の解析

PID 調整器には、PID コントローラーを調整するためのシステム応答プロットおよびその他のツールが用意されています。

設定値追従と外乱の抑制のいずれかを優先するための PID コントローラーの調整 (PID 調整器)

PID 調整は設定値追従と外乱の抑制パフォーマンス間のトレードオフです。この例では、PID 調整器を使用するときにどちらか一方のパフォーマンスが優先されるように調整する方法を説明します。

2-DOF PID コントローラーの調整 (PID 調整器)

2 自由度 (2-DOF) PID コントローラーを設計して、コントローラーの性能を 1-DOF PID コントローラーの性能と比較します。

応答データからプラント パラメーターを対話的に推定

System Identification Toolbox™ ソフトウェアがある場合は、PID 調整器を使用して、システムから測定された時間領域応答データに基づいて線形プラント モデルを推定できます。次に、PID 調整器により結果のモデルの PID コントローラーが調整されます。

プログラムのワークフロー

コマンド ラインでの PID コントローラーの設計

pidtune コマンドを使用して、PID コントローラーをプログラムにより調整する。

設定値追従と外乱の抑制のいずれかを優先するための PID コントローラーの調整 (コマンド ライン)

pidtune コマンドの調整オプションを使用して、コマンド ラインで設定値追従または外乱の抑制のいずれかを優先させる。

2-DOF PID コントローラーの調整 (コマンド ライン)

2 自由度 (2-DOF) PID コントローラーを設計して、コントローラーの性能を 1-DOF PID コントローラーの性能と比較します。

PID 調整器を使用した外乱の抑制用 PID の設計

この例では、PID 調整器のツールを使用して良好な外乱抑制性能をもつ PI コントローラーを設計する方法を示します。

PI コントローラーを使用したカスケード制御システムの設計

pidtune コマンドを使用して、カスケード制御システムの 2 つの PI コントローラーを設計する。

熱交換器内の温度制御

この例では、フィードバック補償器およびフィードフォワード補償器を設計し、熱交換器により化学反応器の温度を調整する方法を示します。

長いむだ時間をもつプロセス制御: スミス予測器

この例では、長いむだ時間をもつプロセスの PI 制御における制約を示し、「スミス予測器」と呼ばれる制御方法の利点について説明します。

Simulink での調整

Simulink での PID コントローラーの調整

PID Controller ブロックのゲインを調整し、PID 調整器を使用した望ましい応答時間をもつロバストな設計を得ることができます。

シミュレートされた I/O データを使用した PID コントローラーの設計

この例では、線形化できないプラントに対する PID コントローラーの調整方法を説明します。

推定された周波数応答を使用した PID コントローラーの設計

プラントを線形化できない場合、周波数応答推定を使用してプラント モデルを推定し、そのプラント モデルを PID 調整器にインポートすることができます。

概念

PID 設計ツール

PID コントローラー設計ツールの選択

Control System Toolbox ソフトウェアには、PID コントローラーを設計するためのいくつかのツールがあります。

PID 調整器による PID コントローラーの設計

PID 調整器を使用して、PID コントローラーを対話的に自動調整できます。

調整における PID コントローラー タイプ

PID 調整器アプリおよび pidtune コマンドを使用して、PID および 2-DOF PID コントローラー タイプの多くを調整できます。

PID 調整アルゴリズム

PID コントローラーを調整するための MathWorks® アルゴリズムは、PID ゲインを調整して性能とロバスト性の良好なバランスを達成することでこれらの目的を満たします。

プラント モデルの同定

PID 制御のためのシステム同定

システム同定は、既知の励起に対するシステム応答に基づいて、制御するシステムの動的表現を推定するプロセスです。

同定に使用する入力/出力データ

PID の調整のためのプラント モデルの同定には、単入力、単出力のデータセットが必要です。

同定されたプラントの構造の選択

PID 調整器では、同定されたプラント ダイナミクスをプロセス モデルあるいは状態空間モデルとして表現できます。

データの前処理

オフセットの削除や使用前のデータのフィルター処理などの前処理操作を実行します。