simulink电机仿真学习 - 搭建电流环PI并封装成Mask

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  电机控制中，PID的使用是非常常见的， 而且在Simulink仿真中经常需要封装子系统，以便于在一个对话框里进行参数设定，那么今天就学学怎么用simulink仿真PID，并封装起来。

  目标：使用Simulink基础模块搭建电流环的PI控制器，然后封装成Mask。

1，PID基础知识

  电机中使用的电流环Id\Iq是用来保持电流的恒定输出，一般都是使用Id* = 0，Iq* = Vel_Pid_Out(速度环的输出值)。那么稍微复习一下PID的相关知识。

  模拟PID的控制公式：分为比例项、积分项、微分项。

  由于计算机是一种采样控制，只能根据采样时刻的偏差计算控制量，不能连续输出控制量。因此上面公式中的积分项和微分项必须离散化处理，得到的离散PID公式如下：


  如果采样周期足够小，则两个公式的近似计算可以获得足够精确的结果，离线控制过程与连续过程十分接近。因此我们仿真选择第二公式。

2，PI模型搭建

  在明白了PID的基本原理之后，进行电流PI的仿真模型搭建。
  输出参量为误差err，比例项为Kp * err，积分项为Ki*err的积分。重点是Discrete-time integration 的配置。由于需要配置成Mask，所以必须设置好各个模块的外部设置参数。整体搭建如下：

  乘法器Gain配置如下，需要引出Kp和Ki参数。

  零阶保持器（ZOH，Zero-Order Hold）是将输入信号每过一个采样时间更新一次，并保持到下一次采样，多用于将连续信号离散化。配置如下，需要引出Ts参数。

  积分器需要引出采样时间、初始输出值、输出最大值、输出最小值。

  最后就是限制器的配置，需要引出最大值和最小值，配置如下

3，封装Mask

  那么PI的仿真框图基本就配置完了，现在需要将其封装起来Mask。
  1， 选中全部，快捷键Crtl + G：

  2，Mask–>Create Mask，或者快捷键Ctrl + M。

   3，参数设置，Parameters & Dialog–>Promote


  4，添加Promoted parameters。


   5. 更改参数属性Property editor–>Properties


  点击Ok之后，我们就创建好了一个设置参数。

  6．按照如上步骤将其他所有的参数全部引出。

  需要注意的是采样时间、输出最大值、输出最小值，需要绑定好几个模块。以输出最大值为例，他需要包含限制器跟积分器的Prompt。

  8，回到主界面，双击Subsystem，即可更改设置的参数。

  至此，就完成了电流环PI控制器的mask封装。
下个学习任务是：
创建电机控制模型，生成速度、Id、iq，配合刚完成PI控制器搭建一个闭环控制系统。