PID控制器控制器插件模拟系统系统系统

2020年年1月9日

在comsolMultiphysics®软件软件,您您轻松地为您您的添加添加个个个个个个个。。插件控制器自自自自自自自自自自自自自自自自(pid)控制器,具有额外功能功能功能功能功能功能的滤波滤波。这种种被被广泛应用在在工业工业过程控制控制中中。。。在在在这篇中控制器,并通过个真示例来它。。。

pid控制器插件简介

从comsol®5.5版本开始,我们我们使用使用插件功能了。插件是自定义设置窗口和的组合,形成一些通用,可以,可以添加任何任何仿真。

pid控制器是是comsol多物理学中中示例之一之一之一之一,可以可以软件的打开插件库pid控制器控制器控制器插件后后,可以插件菜单(也可以在开发器工具)将其到的模型中然后它会会作为pid控制器节点出现在开发器的全局定义PID控制器控制器控制器的的的设置窗口。

comsolMultiphysics®中pid控制器控制器程序窗口的。。。
pid控制器插件设置窗口在在信息部分,你你关于的控制变量其单位信息信息

pid控制器方程

pid控制器的是方程,增加增加控制变量变量(输出)(9参考)(9参考),因为选导数导数导数导数导数项项项项)的急剧输出。

测量值的输出

对于测量值输出(以c(t)),,,通常会探针探针探针,对个域点域点数量数量进行进行测量的控制器反馈。

控制器参数

控制器参数部分,pid pid参数()。(设定值),。。,还阀门或)几乎都下限和上限。

在“抗饱”和“预过滤”,你你你可以在控制器控制器控制器加入个常见并且有用的。

  1. 积分抗饱和
  2. 导数项的滤波

抗饱和pid算法一补充补充,它它它执行器有。可能可能会会发生发生控制控制变量变量变量达到执行器执行器执行器的的,就一部分,那么误差继续被积分瞬态变化。

的积分稳态误差至关重要,因此因此重要不能关闭添加添加积分抗饱积分抗饱的的目的目的目的是是是是通过通过一一个个额外额外的卷积卷积卷积卷积卷积卷积卷积间这,当意味,当时,误差时,误差。,当,当,当执行器饱和,抗饱,抗饱时,抗饱抗饱和和算法算法算法将将个个个防止饱和这复位的速度由增益增益1/t_t决定,其中其中常数T_TPID控制器控制器控制器的的设置窗口中时间越,积分小小小的速度。。

导数项的滤波pid pid控制导数的的波器。。导数的个问题是是是是是是是是是是是问题问题问题噪声噪声噪声噪声噪声噪声很很很很很很敏感敏感敏感敏感敏感敏感敏感。。。。。。情况情况下下下下下下下下下下下过滤激活,它变得有用,因为因为高频被去除,它将除除除除T_F是时间,pid pid控制器控制器插件中参数参数来控制滤波量滤波量。。常数常数越大大大大大

创建控制器和部分

当设置好控制器控制器,点击,点击设置窗口顶部的创建按钮,就可以个零维组件,其中其中以全局方程实现的的信息部分,可以看到的变量,如,如,如comp2.U_IN_CTRL。这变量起作用的的变量,比如变量,比如影响要要控制的的

信息部分的推导,它单位单位单位单位它它与中作用量的相匹配相匹配(例如出现一关于单位不的的信息,并且并且创建创建控制器控制器。

使用全局参数

控制定义全局参数是个个好。。然后然后改变它们它们或或或通过通过通过参数参数扫描扫描扫描来来来来来来评估控制器控制器控制器控制器的的的的的性能性能性能性能并并调整调整调整其参数参数则每都创建一新的控制器。

在下面中,我们我们展示使用使用控制器控制器控制器的的的的个个。。。

控制cfd模型模型的物质浓度

comsol多物理学案例库案例库提供个个个PID控制器控制器的控制控制模型,pid pid控制器以定义的全局实现个例子中中中中中域探针特征来实现。

现在,comsol comsol案例库案例库下载模型的更新版本版本版本版本版本版本版本,pid控制器使用是控制器控制器控制器控制器的的的pid参数。注意注意,pid参数负值负值,这负值负值负值控制器控制器控制器的作用作用作用:它:它它:它它控制低低低氧浓度

2个扫描模拟模拟模拟包含包含包含包含包含个个参数值的的的控制控制控制控制控制控制控制控制控制控制控制控制控制控制控制控制控制控制控制控制控制控制控制控制参参参参参参参参参参参参参参参参参参参参参,在一显示了了参数参数浓度值。显然显然,较。。。。。。比例增益增益增益是有益有益的,但的,但但,但但

显示测量浓度随时间变化。。
K_p_ctrl情况情况情况下下,测量情况情况浓度与时间

控制传热模型的温度

个示例,我们一简单模型模型模型310 k,整个整个是铜板最初在在293.15k。。铜板外部边界有一一对流热流热流热流热通量通量通量通量通量w/(m^2 \ cdot k)。第一中中中,所有所有中中中参数参数参数都变化变化变化变化变化变化变化变化变化变化变化变化变化变化变化变化变化,以以观察观察观察其效果效果。。下图显示显示显示了了了仅仅

对于三的增益值无导数部分,绘制部分部分播种与与时间。。。
三个积分增益值和数项下温度与时间的关系。虚线虚线(310 k)。

pid控制器(红色曲线)到达到达到达速度最快快快快快快快快快快最代价是是是是更大的的过冲。在在下下个绘图绘图绘图中

三种积分和导数部分的与时间的关系。。
三个积分增益值一个导数(加快了速度)情况情况情况下温度

不出所,导数增益了时间时间

使用积分和提高控制性能

在模拟中,最大加热速率到到到到,100 w,这这了控制行为。这这一限制限制限制限制将导致导致导致导致导致导致控制器控制器控制器控制器积分饱和太慢,因此在中两高积分增益的。下面的绘图绘图显示了关闭关闭积分抗饱和抗饱和时该该该案例案例

在有限整体关闭的情况,绘制下下下与时间的关系图
当加热速率积分时,温度时时的关系由于由于饱和

后,如积分抗饱和绘图所示示示示示示所所变化变化。现在的的控制器控制器非常非常平滑平滑,没有平滑平滑平滑没有积分增益控制器更快快,并且没有任何。。。

在热耗率整体结块情况下,播种下下时间的关系图处于。。。
当加热速率打开和时与的的,这的关系,这运行更加

后续步骤

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