モデルベースの PID コントローラー調整

Simulink^® における PID ゲインの対話型調整

Simulink Control Design™ の PID 調整ツールを使用して、連続または離散の PID Controller または PID Controller (2DOF) Simulink ブロックを含む単一ループ制御システムを調整できます。アプリケーションに適した PID 調整ツールを判定するには、制御設計法の選択を参照してください。

グラフィカルツール

PID 調整器

PID コントローラーの調整

ブロック

PID Controller	連続時間と離散時間の PID コントローラー
PID Controller (2DOF)	連続時間と離散時間の 2 自由度の PID コントローラー
Discrete PID Controller	離散時間と連続時間の PID コントローラー
Discrete PID Controller (2DOF)	離散時間と連続時間の 2 自由度 PID コントローラー

ツール

Simulink による制御設計入門

無料の自己学習形式の対話型 Simulink Control Design コース (R2020b 以降)

トピック

PID 調整の基礎

制御設計法の選択
Simulink Control Design には、Transfer Fcn ブロックや PID Controller ブロックなどの Simulink ブロックを調整する方法がいくつか備わっています。
Simulink でのモデルベースの PID 調整の紹介

PID 調整器を使用して、PID Controller ブロックまたは PID Controller (2DOF) ブロックを含む Simulink モデルで PID ゲインを対話的に調整する。
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
PID コントローラーを調整して設定値追従のオーバーシュートを小さくしたり、プラント入力における外乱の抑制を改善します。
モデル参照内の PID コントローラーの調整
1 つ以上の開いたモデルで参照されるモデル内にあるコントローラーブロックから PID 調整器を開く場合、線形化および調整における最上位モデルを指定します。

代替プラントモデル

異なる操作点での調整
既定の設定では、PID 調整器はプラントを線形化して、Simulink モデルの初期条件で指定された操作点でコントローラーを設計します。この操作点が、コントローラーを設計する対象の操作点と異なる場合もあります。
プラント周波数応答データからの PID コントローラーの設計

プラントモデルが線形化されない場合、1 つのオプションは、シミュレートされた周波数応答データに基づいて PID コントローラーを設計することです。Simulink Control Design には、これを行う方法がいくつか用意されています。
測定またはシミュレーションで得られた応答データから対話的にプラントを推定

線形化されないプラントでは、System Identification Toolbox™ ソフトウェアがある場合、PID 調整器を使用して時間領域の応答データに基づき線形プラントモデルのパラメーターを推定できます。その後、結果の推定モデルの PID コントローラーを調整することができます。

ゲインスケジュール PID 制御

複数操作点用の PID コントローラー群の設計
非線形 Simulink モデルが幅広い操作条件にわたり動作する場合、複数のモデル操作点に対する PID コントローラーの配列を設計できます。
ゲインスケジュール PID コントローラーの実装
PID コントローラー群を使用してゲインスケジュール制御を実装するには、各プラント操作点を対応する PID ゲインに関連付けるルックアップテーブルを作成します。

2 自由度 PID コントローラー

2 自由度 PID コントローラーの設計
PID Controller (2DOF) ブロックを調整し、良好な設定点の追従と適切な外乱の抑制の両方を達成します。
PI-D および I-PD コントローラーの指定
PI-D および I-PD コントローラーは、制御信号の基準信号の変化の影響を緩和するために使用されます。これらのコントローラーは、2DOF PID コントローラーの変形です。