getPIDLoopResponse

PID コントローラーをもつシステムの閉ループ応答と開ループ応答

構文

response = getPIDLoopResponse(C,G,looptype)

説明

response = getPIDLoopResponse(C,G,looptype) は、PID コントローラー C とプラント G で形成される制御ループの応答を返します。関数は、looptype 引数で指定される閉ループ、開ループ、コントローラーの動作、または外乱応答を返します。関数では次の制御アーキテクチャが仮定されます。

• C が pid または pidstd コントローラー オブジェクト (1-DOF コントローラー) の場合:

  

• C が pid2 または pidstd2 コントローラー オブジェクト (2-DOF コントローラー) の場合:

  

例

閉ループ応答の調査によるコントローラーの性能の検証

SISO プラント用の PI コントローラーを設計し、設定値追従と外乱の抑制についてその性能を調べます。設定値追従には "closed-loop" 応答を使用します。負荷外乱の抑制には "input-disturbance" を使用します。

G = tf(1,[1 1 1]);
C = pidtune(G,'PI');
Tref = getPIDLoopResponse(C,G,"closed-loop");
Tdist = getPIDLoopResponse(C,G,"input-disturbance");
step(Tref,Tdist)
legend("Reference Tracking","Disturbance Rejection")

抽出された応答を、整定時間とオーバーシュートの設計要件と比較することにより、調整コントローラーを検証します。

2-DOF PID コントローラーをもつシステムの応答

プラント用の自由度 2 (2-DOF) の PID コントローラーを設計し、設定値追従と外乱の抑制についてその性能を調べます。設定値追従には "closed-loop" 応答を使用します。負荷外乱の抑制には "input-disturbance" を使用します。

G = tf(1,[1 0.5 0.1]);
w0 = 1.5;
C = pidtune(G,'PID2',w0);
Tref = getPIDLoopResponse(C,G,"closed-loop");
Tdist = getPIDLoopResponse(C,G,"input-disturbance");
step(Tref,Tdist)
legend("Reference Tracking","Disturbance Rejection")

入力引数

C — PID コントローラー

PID コントローラー オブジェクト

PID コントローラー。PID コントローラー オブジェクト (pid、pidstd、pid2、または pidstd2) として指定します。

G — プラント

動的システム モデル

プラント。tf、ss、zpk、frd モデル オブジェクトなどの SISO 動的システム モデルとして指定します。G が調整可能な要素や不確かさをもつ要素を伴ったモデルの場合 (genss モデルや uss モデルなど)、関数はモデルの現在の値またはノミナル値を使用します。

looptype — 返すループ応答

string | 文字ベクトル

返すループ応答。string または文字ベクトルとして指定します。使用できるループ応答を次の表に示します。

応答	1-DOF コントローラー	2-DOF コントローラー	説明
"open-loop"	GC	–GCy	開ループのコントローラー プラント システムの応答。周波数領域設計に使用します。 設計仕様に、開ループのゲイン余裕および位相余裕など、ロバスト性の基準が含まれている場合に使用します。
"closed-loop"	$$\frac{GC}{1+GC}$$ (r から y へ)	$$\frac{G{C}_r}{1-G{C}_y}$$ (r から y へ)	設定点でのステップ変化に対する閉ループのシステム応答。設計仕様に設定点の追従が含まれている場合に使用します。
"controller-effort"	$$\frac{C}{1+GC}$$ (r から u へ)	$$\frac{C_r}{1-G{C}_y}$$ (r から u へ)	設定点でのステップ変化に対する閉ループのコントローラー出力応答。設計が、コントローラーの飽和などの実際の制約で制限されている場合に使用します。
"input-disturbance"	$$\frac{G}{1+GC}$$ (d1 から y へ)	$$\frac{G}{1-G{C}_y}$$ (d1 から y へ)	負荷外乱 (プラント入力でのステップ外乱) に対する閉ループのシステム応答。設計仕様に入力外乱の抑制が含まれている場合に使用します。
"output-disturbance"	$$\frac{1}{1+GC}$$ (d2 から y へ)	$$\frac{1}{1-G{C}_y}$$ (d2 から y へ)	プラント出力でのステップ外乱に対する閉ループのシステム応答。モデル化誤差に対する感度を解析する場合に使用します。

出力引数

response — 選択されたループ応答

ss モデル | frd モデル

選択されたループ応答。状態空間 (ss) モデルまたは周波数応答データ (frd) モデルとして返されます。G が frd モデルである場合、response も G と同じ周波数をもつ frd モデルです。そうでない場合、response は ss モデルです。

バージョン履歴

R2019a で導入

参考

pid | pidstd | pid2 | pidstd2 | pidtune