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PID 調整器

PID コントローラーの調整

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説明

PID 調整器アプリは、性能とロバスト性との間でバランスが取れるように、SISO プラント向けに PID コントローラーのゲインを自動的に調整します。微分フィルターをもつ PI、PID や、2 自由度 (2-DOF) PID コントローラーなどのコントローラー タイプを指定できます。解析プロットでは、時間領域および周波数領域におけるコントローラーの性能を調べることができます。コントローラーの性能を対話形式で改善し、ループの帯域幅および位相余裕を調整したり、設定点の追従または外乱の抑制を優先することができます。

伝達関数 (tf) や状態空間 (ss) モデルなどの数値 LTI モデルで表されるプラントで PID 調整器を使用できます。Simulink® Control Design™ ソフトウェアがインストールされている場合、PID 調整器を使用して PID Controller ブロックまたは PID Controller (2DOF) ブロックを Simulink モデルで調整できます。System Identification Toolbox™ ソフトウェアがインストールされている場合、このアプリを使用して測定されたデータまたはシミュレートされたデータからプラントを推定し、推定されたプラントに対するコントローラーを設計できます。

ライブ エディターによる対話型の調整

ライブ エディターによる対話型の PID 調整については、[PID コントローラーの調整] ライブ エディター タスクを参照してください。このタスクを使用すると、PID コントローラーを対話的に設計し、ライブ スクリプト用の MATLAB® コードを自動的に生成できます。

PID Tuner app

PID 調整器 アプリを開く

  • MATLAB ツールストリップ: [アプリ] タブの [制御システム設計と解析] で、アプリ アイコンをクリックします。

  • MATLAB コマンド プロンプト: pidTuner と入力します。

  • Simulink モデル。PID Controller または PID Controller (2DOF) ブロック ダイアログ ボックスで、[調整] をクリックします。

例

パラメーター

[Plant] メニューに PID 調整器でコントローラーの設計に使用される現在のプラントの名前が表示されます。

以下のメニュー オプションを使用して現在のプラントを変更します。

  • PID 調整器データ ブラウザーに表示される LTI モデルのリスト。

  • [インポート] — 新しい LTI モデルを MATLAB ワークスペースからインポートします。

  • [閉ループの再線形化] — 異なるスナップショット時間にプラントを線形化します。異なる操作点での調整 (Simulink Control Design)を参照してください。このオプションは、PID Controller ブロックまたは PID Controller (2DOF) ブロックを Simulink モデルで調整する場合にのみ使用できます。

  • 新規プラントの同定 — システム同定を使用して測定またはシミュレートされたシステム応答データ (System Identification Toolbox ソフトウェアが必要) からプラントを取得します。詳細については、以下を参照してください。

LTI モデルで表されるプラント用の PID コントローラーを調整する場合、既定のプラントには以下が適用されます。

  • Plant = 1 (MATLAB ツールストリップで [アプリ] タブから PID 調整器を開くか、入力引数を指定せずに pidTuner コマンドを使用した場合)。

  • pidTuner に対する入力引数として指定したプラント。

PID Controller ブロックまたは PID Controller (2DOF) ブロックを Simulink モデルで調整する場合、既定のプラントはモデルの初期条件で指定された操作点で線形化されます。PID 調整器で認識されるプラント (Simulink Control Design)を参照してください。

コントローラーのタイプは、PID コントローラーに存在する項を指定します。たとえば、PI コントローラーには比例項と積分項があります。PDF コントローラーには比例項と不完全微分項があります。

  • LTI モデルで表されるプラント用のコントローラーを調整する場合、[タイプ] メニューを使用してコントローラーのタイプを指定します。コントローラーのタイプを変更すると、PID 調整器は自動的に新しいコントローラーを設計します。使用可能なコントローラーには、外乱の抑制と設定値追従との間のトレードオフにおける柔軟性の高い 2-DOF PID コントローラーが含まれます。使用可能なコントローラーの詳細については、調整における PID コントローラー タイプを参照してください。

  • PID Controller ブロックまたは PID Controller (2DOF) ブロックを Simulink モデルで調整する場合、[タイプ] フィールドにブロック ダイアログ ボックスで指定したコントローラーのタイプが表示されます。

このフィールドには、コントローラー形式が表示されます。

  • LTI モデルで表されるプラント用のコントローラーを調整する場合、[形式] メニューを使用してコントローラー形式を指定します。並列形式と標準形式の詳細については、pid と pidstd のリファレンス ページを参照してください。

  • PID Controller ブロックまたは PID Controller (2DOF) ブロックを Simulink モデルで調整する場合、[形式] フィールドにブロック ダイアログ ボックスで指定したコントローラー形式が表示されます。

[領域] メニューでは、PID 調整器に表示される目標性能パラメーターの領域を切り替えることができます。

  • [時間] — スライダーで [応答時間] と [過渡動作] を設定します。

  • [周波数] — スライダーで [帯域幅] と [位相余裕] を設定します。

コントローラー設計を改善するために、スライダーまたは対応する数値を使用して目標性能パラメーターを調整します。

詳細については、以下を参照してください。

  • 設計の改良(LTI モデル用にコントローラーを調整する場合)

  • 設計の改良 (Simulink Control Design)(PID Controller ブロックまたは PID Controller (2DOF) ブロックを Simulink モデルで調整する場合)

時間領域解析プロットと周波数領域解析プロットを作成し、PID コントローラーの性能解析に役立てます。使用可能な応答プロットの詳細については、以下を参照してください。

プログラムでの使用

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ヒント

  • コマンド ラインで PID 調整を行うには、pidtune を使用します。pidtune コマンドで、複数のプラントのコントローラーを一度に設計できます。

  • ライブ エディターによる対話型の PID 調整については、[PID コントローラーの調整] ライブ エディター タスクを参照してください。このタスクを使用すると、PID コントローラーを対話的に設計し、ライブ スクリプト用の MATLAB コードを自動的に生成できます。

バージョン履歴

R2010b で導入

参考

関数

ライブ エディター タスク