dmc pid串级 matlab代码
时间: 2023-07-08 16:02:22 浏览: 168
### 回答1:
DMC(Dynamic Matrix Control)是一种进程控制方法,PID(Proportional-Integral-Derivative)是一种经典的控制器设计方法。串级控制是将两个或多个控制器串联起来,形成控制系统的一种拓扑结构。
DMC的控制器设计代码如下:
```matlab
% 输入参数
Ysp = 50; % 设定值
N = 100; % 控制时域长度
Nu = 10; % 控制输入时域长度
lambda = [0.1 0.1 0.1]; % 控制器放大系数
M = 2; % 软约束惩罚系数
% 过程模型
G = tf([1], [1 0.6 0.08]);
[y, t] = step(G);
process_model = iddata(y, t);
% DMC控制器设计
model = ar(process_model, [1 2]); % 自回归模型阶次选择
dmc_controller = dmc(model, N, Nu, lambda, M);
% 控制信号计算
u = dmc_controller.Output(Ysp);
% 控制信号输出
plot(t, y, 'r', t, u, 'b--');
legend('过程输出', '控制信号');
xlabel('时间');
ylabel('数值');
title('DMC控制器输出');
```
上述代码通过建立过程模型和自回归模型,利用DMC控制器设计函数 `dmc()` 计算出控制信号,并将结果绘制出来。
串级控制的代码可以通过将多个控制器进行串联来实现。假设有两个控制器 `controller1` 和 `controller2`,其中 `controller1` 作为主控制器,输出作为 `controller2` 的输入,代码如下:
```matlab
% 控制器1设计
controller1 = pid(1,1,1);
% 控制器2设计
controller2 = pid(1,1,1);
% 运行控制系统
T = feedback(controller2, controller1); % 将控制器2的输出反馈给控制器1的输入
[y, t] = step(T); % 运行步态响应
% 绘图
plot(t, y);
xlabel('时间');
ylabel('数值');
title('串级控制系统输出');
```
上述代码中,首先设计了两个PID控制器 `controller1` 和 `controller2`,然后通过 `feedback()` 函数将 `controller2` 的输出作为 `controller1` 的输入进行串联,并运行步态响应来获取最终的控制系统输出结果。最后将结果绘制出来。
以上是关于DMC PID串级控制的Matlab代码的详细解释,希望能对您有所帮助。
### 回答2:
DMC(Dynamic Matrix Control)是一种串级控制算法,PID(Proportional-Integral-Derivative)则是一种常用的反馈控制算法。下面是一个用MATLAB编写的DMC PID串级控制的代码示例:
```matlab
% 定义被控对象的传递函数
G = tf([1], [1, 1]);
% 设置控制器参数
Kp = 1; % 比例增益
Ki = 0.5; % 积分增益
Kd = 0.2; % 微分增益
% 设置DMC参数
N = 10; % 控制步长
Nu = 5; % 控制序列长度
Lambda = 0.5; % 控制序列调整率
% 设置控制系统采样时间
Ts = 0.1;
% 计算DMC所需参数
Mp = size(G.num{1}) - 1; % 模型阶次
M = 10; % 控制预测时间步长
% 初始化控制器
u_previous = zeros(Nu, 1); % 上一时刻控制序列
deltau_previous = zeros(Nu, 1); % 上一时刻控制变化量
y_previous = zeros(M, 1); % 上一时刻输出序列
r_previous = 0; % 上一时刻设定值
% 开始控制
for k = 1:300
% 获取当前时刻输出值和设定值
y = lsim(G, u_previous, (k - 1) * Ts, Ts) + lsim(G, deltau_previous, (k - 1) * Ts, Ts);
r = sin(k * Ts); % 假设设定值为sin函数
% 计算控制误差
e = r - y;
% 计算PID控制器输出
u_pid = Kp * e + Ki * sum(e) * Ts + Kd * (e(end) - e(end-1)) / Ts;
% 计算DMC控制器输出
y_dmc = lsim(G, u_previous, (k - 1) * Ts, Ts) + lsim(G, deltau_previous, (k - 1) * Ts, Ts);
y_target = repmat(r, M, 1);
y_error = y_target - y_dmc;
delta_u = pinv(G.num{1}(1:end-1)') * (y_error - G.num{1}(2:end)' * deltau_previous(1));
u_dmc = u_previous(1) + delta_u;
% 更新控制器状态
u_previous = circshift(u_previous, -1);
deltau_previous = circshift(deltau_previous, -1);
y_previous = circshift(y_previous, -1);
% 更新控制器输出和参数
u_previous(end) = u_pid;
deltau_previous(end) = delta_u;
y_previous(end) = y;
% 系统延迟补偿
if k < M
u_pid = u_previous(1);
u_dmc = u_previous(1);
end
% 更新被控对象状态
y = lsim(G, u_pid, (k - 1) * Ts, Ts);
% 显示结果
fprintf('时刻 %d:输出值:%f,PID控制器输出:%f,DMC控制器输出:%f\n', k, y, u_pid, u_dmc);
end
```
以上代码展示了一个基于DMC PID串级控制的简单示例,其中定义了被控对象的传递函数、控制器参数和DMC参数,并进行了控制算法的计算和更新。每个时刻都会根据当前输出值和设定值计算出PID控制器输出和DMC控制器输出,并根据控制器状态和输出更新控制序列和参数。代码输出每个时刻的输出值、PID控制器输出和DMC控制器输出。
### 回答3:
DMC (Dynamic Matrix Control) 是一种经典的PID串级控制方法,用于实现对动态系统的控制。MATLAB提供了许多函数和工具箱来实现DMC PID串级控制。
下面是一个用MATLAB写的DMC PID串级控制的示例代码:
```matlab
% 设置系统模型参数
A = [1.1, 0.2; -0.1, 0.8];
B = [0.1, 0.3; 0.5, -0.2];
C = [1, 0; 0, 1];
D = [0, 0; 0, 0];
sys = ss(A, B, C, D);
% 设计PID控制器
Kp = 1;
Ki = 0.5;
Kd = 0.2;
pidController = pid(Kp, Ki, Kd);
% 设置DMC控制器参数
ny = size(C, 1); % 反馈变量的数目
nu = size(B, 2); % 控制变量的数目
N = 10;
lambda = 0.05;
psi = zeros(N, nu);
for i = 1:N
psi(i, :) = C * A^(i-1) * B;
end
% 计算DMC控制器增量
deltaU = (C*(eye(size(A)) - A)^(-1)*B)';
K = (psi' * psi + lambda * eye(N)) \ psi';
% 仿真串级控制系统
T = 0:0.1:10;
r = ones(size(T));
x0 = [0; 0];
u0 = 0;
[y, t, x] = lsim(sys, r, T, x0);
u = zeros(size(T));
for i = N:length(T)
yhat = y(i-N+1:i);
rhat = r(i:-1:i-N+1);
uhat = u0 + sum(K * (rhat - yhat));
u0 = u0 + deltaU * (uhat - u0);
u(i) = u0;
end
% 绘制控制结果
figure;
subplot(2, 1, 1);
plot(t, r, 'r-', t, y(:,1), 'b--');
xlabel('时间');
ylabel('输出');
legend('参考信号', '输出');
subplot(2, 1, 2);
plot(t, u, 'g-');
xlabel('时间');
ylabel('控制信号');
```
以上代码演示了如何使用DMC PID串级控制方法对给定的系统进行控制。系统模型由A、B、C和D矩阵定义,PID控制器由Kp、Ki和Kd参数定义。DMC控制器的参数由N、lambda和psi矩阵计算得到。最后,使用lsim函数模拟系统的输出,并根据DMC控制器的增量计算并绘制控制信号。
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