反复迭代设计与搭建原型PID融入PLC技术的智慧
在本文中，我们将探讨如何利用基于模型的设计方法来提高PID控制器的设计、测试和安装体验。这种方法适用于PLC、PAC和微处理器等多种硬件平台。通过模块化框图环境，我们可以创建工厂和系统模型，这些模型能够进行仿真，从而在实际安装之前快速优化设计。这意味着我们可以在不影响实际工厂硬件的情况下进行大量测试，减少了因误操作导致的损坏风险。
使用Simulink等软件平台，我们可以实现不同供应商提供的各种仿真和分析工具。在我们的团队中，MathWorks公司的Simulink是我们选择的一种工具。
基于模型的PID设计通常包括以下四个步骤：
创建工厂模型。
设计PID算法。
实时测试。
安装最终方案。
为了说明这一过程，我们将以数字运动控制系统为例。该系统由一个功率放大器驱动一台直流电机，并通过两个旋转光学编码器测量电机轴和负载位置。此电机与负载之间通过柔性轴连接，以模拟许多运动控制系统中的依从关系。控制系统确保负载沿特定轨迹移动，然后使用PID计算并发送给电机。
我们的目标是在保持相同位置精度的情况下，将设备性能从现有的150弧度/秒加速度提升到250弧度/秒，并且希望实测负载角度与编程负载角差值小于1度，如图2所示，原有设计无法满足新要求。
通过采用基于模型的设计方法，我们能够预先验证性能，不仅提高了工作效率，还减少了潜在错误，从而保证了最终产品符合需求。