Boost 变换器 PI参数设计举例
小编想给大家介一个用于simulink中调PI参数的工具，即PID Tuner。好多人问我PID参数都是咋调的，我还能咋调，我也是瞎调的呗。但哥这次要说的这个工具箱，有时候可能会对你调PI参数管点用，但貌似直接用在电力相关的模型中不太好使，But,whatever...使用PID Tuner可以对Simulink模型中的PID控制器，离散PID控制器，两自由度PID控制器，两自由度离散PID控制器进行调参，实现控制性能和健壮性的良好平衡。在使用PID Tuner的时候，它会自动做一些工作：自动计算被控装置的线性模型。PID Tuner会将PID控制块输入和输出之 间所有Simulink块的组合看作为一个被控装置，因此被控装置将会包括控制环中所有块体，不仅仅是控制器本身。
自动给出一个经过控制性能和鲁棒性（健壮性）平衡的初始PID控制设计。这个过程基于经过线性化的被控装置模型的开环频率响应特性。
提供交互性工具和响应曲线来帮助设计满足要求的PID控制系统。
正常我们既可以通过matlab APP找到它的位置，也可以通过PID Controller模块直接使用。
工具箱位置
通过PIDController模块打开工具箱
PID Tuner 的设计流程
为更加方便地说明该工具最常用的使用流程，本次以一个matlab自带的最简单的例子来进行举例说明。（1）打开demo模型，在matlab 命令窗口输入 open_system('scdspeedctrlpidblock')
模型打开
（2）打开模型并运行当前默认PI参数下模型，如下，从仿真波形我们可以判定，PI参数可能还有进一步优化的空间。
整体模型
模型对应仿真结果
（3)双击点开PI模块，模块可设置参数如下图所示
PID模块属性设置界面
其中标出的数字：1可以设置调节器的类型；2可以选择调节器是连续还是离散模式；3可以设置PID两种不同的表达式（具体如下图所示）；4处可以对PID进行一些设置，比如初始值、复位条件、输出限幅等；5处为具体PID参数数值。
两种不同表示方式对应的数学公式
（4）调整PID参数，在已经打开的模块属性最下方，选择合适的调整校验方法，大部情况下选第一个基于传递函数的方法即可，然后点击后边的Tune按钮。
基于传递函数的设计方法
（5）弹出界面如下，根据需求通过下图中1位置添加对应的观测曲线，拖动2处调节按钮，参考下边plot曲线，调整合适的参数，通过3处显示或自动更新调整后的参数。
参数调整及曲线显示界面
（6）运行更新后的模型，并再次查看仿真结果通过改后的结果可以看出明显比改前的波形好。
更新后PI参数及仿真结果
本次主要通过matlab自带的一个demo演示PID模块参数的一个整定方法，个人觉得在某些模型上使用起来还是挺方便的，对模型调试有一定的帮助。说明
PI或PID参数整定是一个经常困扰我们的问题，之前小编介绍过通过PID Tuner工具调整参数，另外我们还可以通过System Identification工具箱（MATLAB系统辨识工具箱 System Identification），将复杂系统等效成传递函数，再结合PID Tuner加速参数的设计。本次作者介绍通过PID Tuner的IO 数据来设计PID参数，因为很多模型，当我们通过PID controller点开设计工具时，界面是如下图所示的，我们无法通过拖动参数条来调节参数。
PID Tuner界面
针对上图所示的情况，我们应该如何调继续调整PI参数是一个问题。通过小编的研究，可通过I/O数据的方式进行调整，鉴于作者水平有限，请大家择优品鉴，随时交流。本次以一个相对比较简单的boost电路进行举例说明调节参数的方法及步骤。整体模型如下图所示，boost电路输入直流电压Vin=30V，电感L=0.1mH，电容C=100uf，负载为50Ω的纯电阻，开关频率10kHZ，控制采用直流电压控制，给定电压参考值开始为60V，0.5s后变为80V，采用PI控制器，在默认PI参数下，仿真结果见下图右侧。
boost电路及默认PI参数仿真结果
上述结果很明显PI参数是不合理的，我们可以通过以下步骤对PI参数进行重新设计。（1）通过PID Controller模块打开PID Tuner工具箱；
打开PID Tuner界面
（2）识别系统：在打开的PID Tuner界面Plant 下拉菜单中选择Identify new plant，如下图所示；
识别系统
（3）获取I/O数据：在新打开的PLANT IDENTIFICATION界面Get I/O Data下拉菜单中选择Simulate Data选项；
获取I/O数据
（4）设置系统输入：在新打开的SIMULATION I/O DATA界面设置相应的输入参数；
设置输入参数
（5）依次进行下图1，2，3操作过程；
显示输入及误差等情况
（6）设置极点个数：上述(5)过程完成后，点击Close，回到PLANT IDENTIFICATION界面，并选择极点情况，此处我们先选择Underdamped Pair，后续我们再选一次Two Real Poles进行一下两种情况的对比。不同的选择对应的传递函数形式可以参考该设置项的右侧公式；
（7）自动生成传递函数：依次点击Auto Estimate和Apply，这样界面左边就会自动更新跟踪参考曲线；
生成传递函数
（8）调整参数：回到PID Tuner界面，拖动参数调节条，整定参数，合适后，点击Update Block自动更新模型中的PI参数；
参数调整
（9）运行模型：PI参数更新完毕后，我们可以运行模型，观测控制结果，如果结果与你预期有差别，可以再次调整，更新，直至达到满意的结果，也可以在步骤（6）中选择其他的极点配置设置，对比不同情况的结果，选择比较好的参数。
仿真结果
步骤（6）选择Two Real Poles选项
选择Two Real Poles选项仿真结果
本次介绍了一种设计PI参数的方法，个人认为对于相对简单的系统或电路相对较为实用对于复杂多PI的系统，还有待进一步研究实践。说明：本文来源网络；文中观点仅供分享交流，不代表本公 众 号立场，转载请注明出处，如涉及版权等问题，请您告知，我们将及时处理。
