【仅供参考】
【2023.03西南交大电力电子在电力系统中的应用】
目录
0 仿真要求
1 PID控制器的设计与封装
1.1 搭建仿真电路
1.2 对PID控制器部分封装为subsystem模块
1.3 创建Mask模块
2 PID控制器的参数选择
2.1 Kp参数的调节
2.2 Ki参数的调节
2.3 Kd参数的调节
0 仿真要求
1、针对极点0,-0.5的被控系统，设计具有输出限幅的离散系统的PID控制器，并封装成参数可设置的模块，可设置Kp、Ki、Kd、输出限幅最大、最小值等参数。
2、验证PID在以下系统(替换Subsystem)的阶跃输出。
1 PID控制器的设计与封装
1.1 搭建仿真电路
其中：
- 将三个Gain模块的数值分别用参数Ki、Kp、Kd代替，便于后续封装成subsystem、创造Mask模块后，对模块属性进行设置；
- 在Ki对应的Gain模块后串上一个Discrete-Time Integrator（离散时间积分）模块；
- 在Kd对应的Gain模块后串上一个Discrete Derivative（离散系统微分）模块；
- 用Add模块将比例、积分、微分三条线路进行加和；
- 在Add模块后串联一个Saturation模块，对输出进行限幅；
将Saturation模块中Upper limit、Lower limit的数值分别用参数Max和Min代替，以便于后续创造Mask模块后，对模块属性进行设置。
1.2 对PID控制器部分封装为subsystem模块
得到下图所示电路：
1.3 创建Mask模块
对各参数进行编辑如下：
得到参数可设置的模块如下（可设置Kp、Ki、Kd、输出限幅最大、最小值等参数）：
2 PID控制器的参数选择
2.1 Kp参数的调节
先将Ki、Kd清零，不进行限幅。如右图，当Kp选为0.05时（图中黄线所示），达到稳态时间偏长；Kp选为0.14时（图中蓝线所示），反应速度提升，但产生过冲。
2.2 Ki参数的调节
Ki在有外力作用和系统误差时用以消除偏差、提高精度。调大Ki也可增加响应速度，但同时也会产生过冲、过大会产生振荡。此处调节Ki参数效果不甚明显，故取一较小数值0.000001。
2.3 Kd参数的调节
Kd用以抑制过冲和振荡。Kd过小系统会产生过冲，过大则会减慢响应速度。如右图，当Kd选为0.01时（图中黄线所示），产生些许过冲；Kp选为0.14时（图中蓝线所示），差不多为预期所需。
综上所述，所得参数如图：
使用PID控制（黄线）和不使用PID控制（蓝线）时输出波形如图：
