毕设平台评估什么意思

毕设平台评估什么意思

平台的基本架构如图5.2所示，此平台是使用MATLAB中的GUI工具箱搭建的。本开发平台具备系统辨识、PID控制器性能评估、PID控制器参数整定三个功能。其中，系统辨识平台可以针对BJ、CARMA和CARAR三种模型进行参数辨识；应用性能评估平台界面可以对PID控制系统进行性能检测，并能够根据评估结果自行选定是否需要参数整定功能；若需要进行参数整定，则转入PID参数滚差整定界面，参数整定平台又分为自动整定与手动整定两个功能。同时每一个界面都具备提示功能，方便用户使用。系统辨识的主页面如图5.3所示，在主界面里点击“查找”按钮查找系统的输入输出数据，点击“显示图像”绘制曲线，接下来双击“系统辨识”按钮，进入图5.4左侧的界面，根据用户需求和已知系统信息选择辨识的模型，这里选择CARMA模型，进入图5.4右侧的界面，界面中介绍了辨识的算法和公式，根据提示信息的格式填写“系统阶次”和“名称”，点击“开始辨识”后在最下方的文本框中将会显示辨识结果，辨识结果包括嫌脊各子阶的系数以及系数的向量形式，接下来便可以根据辨识得到的系数进行后续的性能评估和参数整定工作。图5.3 系统辨识平台主界面 图5.4 系统辨识平台子界面 如图5.5所示为PID控制器性能评估平台，输入当前PID控制器的参数kp 、ki 和kd系统的前向通道的传递函数以及扰动通道的传递函数子阶系数，点击“计算”，可以获得理论上的最优PID控制器参数、当前PID控制系统的输出方差和最小可达方差，并可以计算出性能指标，此性能指标是根据式计算得到的，通过指示大者皮灯判断系统优良情况，若指标属于[0.95，1]范围，则指示灯为绿色；若指标属于（0.85，0.95）范围，则指示灯为黄色；若指标属于其他范围，则指示灯为红色。若评估情况不佳，即转入PID参数整定界面。右下角“问号”处为提示信息。图5.5 PID控制器性能评估平台界面 如图5.6为PID参数整定的主界面，界面左侧部分可以选择性输入系统的基本信息，包括回路名称、系统的重要信息描述、所属设备型号、控制模式以及PID控制器整定前的参数。填完信息后，点击“整定前的输出曲线”按钮，可以在右上方图中绘制出当前控制器参数下的系统输出曲线，即图像中图例为“当前系统的输出曲线”的绿色曲线。系统输入默认为赋值为3的阶跃信号，即图像中图例为“设定值”的红色曲线。在600s处加入幅值为1的阶跃扰动，可以看到绿色曲线在600s处有较大的跳动。图像下方显示的是系统600s前输出的上升时间、调节时间、超调量以及输出方差，方便用户更直观地了解当前系统的性能。如果当前PID控制器性能不理想，可进一步进行整定，整定部分分为手动整定和自动整定。点击“手动整定”按钮，随之进入PID控制器手动整定界面，如图5.7所示。通过调节权值rou ，点击“开始”按钮，便会根据基于式的TLBO算法计算得到相对应的PID参数和对应的输出曲线、上升时间、调节时间、超调量以及输出方差，并显示在下方表格处，最下方的文本框是对表格的文字表述，使得结果更加清晰明了。图5.6 PID控制器参数整定平台主界面 图5.7 PID控制器参数手动整定平台界面图像中图例为“设定值”的红色曲线为系统输入信号，在0~300s处为赋值为3的阶跃信号，在300~450s处为幅值为4的阶跃信号，在450~1000s处为幅值为3的阶跃信号，设定幅值变化的输入信号是为了更好地观察和检测系统的设定点跟踪性能。在700s处加入幅值为1的阶跃扰动，可以看到各次整定的输出曲线在700s处都有较大的起伏。多组整定曲线放大后的图像如图5.8所示，权值由第1次整定到第4次整定依此增大，通过多组整定的曲线对比可得，权值rou 越大，上升时间越短，调节时间越长，遇到干扰恢复到稳定状态的迅速越快，即抗干扰能力越强；权值 越小，调节时间越短，输出曲线稳定在设定值的过程越平缓，不会出现太大的超调，即设定点跟踪能力越强。图5.8 放大后的多组整定曲线 PID整定主界面点击“手动整定”按钮，随之进入PID控制器手动整定界面，如图5.9所示。整定前的PID参数为[1,1,1] ，可以看到整定前的输出曲线为发散的，系统很不稳定。通过第1次整定，PID参数更新为 ，即比例增益是3.929、积分增益是0.512、微分增益是2.504，采用此组参数后，系统的控制性能有了很大的提高，但是超调量的计算结果仍超出了8%，一般工艺流程的超调量要低于8%。在此基础上进行第2次整定，整定得到的PID参数为[3.679,0.462,2.337] ，即比例增益是3.679、积分增益是0.462、微分增益是2.337，此时控制性能大幅改善，超调量也缩小很多，为7.503%。在这个基础上继续进行第3次整定，得到的参数为 ，即比例增益是3.657、积分增益是0.456、微分增益是2.314，此时的控制效果与第2次整定的控制效果相比相差不多，从软件下方的计算结果可以比较出整定二与整定三的PID参数效果相对较好，该控制器可以用于回路控制。图5.9 PID控制器参数自动整定平台界面 本章主要介绍了PID控制器性能评估与参数整定平台的使用方法，并结合实例，以温度控制系统为例，对该单输入单输出的PID控制回路进行了参数辨识、性能评估和参数整定，给出了该温度系统控制的应用效果，并通过整定的结果数据的前后对比来说明参数整定平台的良好效果。