这个例子展示了如何使用Simulink®Control Design™调优两个级联反馈环路金宝app控制系统设计.
本例为机身模型中的两个级联反馈回路设计控制器,使加速度分量(阿兹
)跟踪基准信号,上升时间最长为0.5秒。本例中的反馈循环结构使用了身体频率(问
)作为内部反馈循环和加速(阿兹
)作为外部反馈循环。
打开机身模型。
open_system (“scdairframectrl”)
两个反馈控制器分别为:
scdairframectrl / q控制
-一个离散时间积分器和一个增益块稳定内环。
open_system (“scdairframectrl / q控制”)
scdairframectrl / az控制
-一个离散时间积分器,一个离散传递函数和一个增益块稳定外部环路。
open_system (“scdairframectrl / az控制”)
级联反馈系统的典型设计步骤是先设计内环,再设计外环。在控制系统设计,可以同时设计两个回路;在设计多回路反馈系统时,默认考虑了回路之间的耦合效应。然而,当同时设计两个反馈回路时,需要对反馈回路进行解耦;也就是说,在调优内环时去掉外环的影响。在本例中,您设计了内部反馈循环(问
),具有外循环的效果(阿兹
)移除。
设计一个控制器使用控制系统设计,你必须:
选择要调优的控制器块。
创建要查看的开环和闭环响应。
对于这个例子,你可以:
启动一个预配置控制系统设计通过双击模型左下角的子系统来进行会话。
配置控制系统设计使用以下步骤。
打开控制系统设计,在Simulin金宝appk模型中应用程序画廊,点击控制系统设计.
在“编辑架构”对话框中,在块选项卡上,单击添加模块.在“选择要调优的块”对话框中,选择以下块,然后单击好吧.
scdairframectrl / q控制/ q获得
scdairframectrl / az控制/阿兹获得
scdairframectrl / az控制/ az DTF
在信号选项卡中,在Simulink模型中定义的分析点将自动添加为金宝app位置.
输入:阿兹scdairframectrl /步骤
—输出端口1
输出:scdairframectrl /机身模型
—输出端口1
要使用所选的块和信号,请单击好吧.
在数据浏览器,反应部分包含以下开环响应,其中控制系统设计自动识别为潜在的反馈回路开环设计。
输出端口1scdairframectrl / az控制/ az DTF
输出端口1scdairframectrl / az控制/阿兹获得
输出端口1scdairframectrl / q控制/ q获得
为下列每个响应打开图形化的Bode编辑器。在控制系统设计中,选择调优方法> Bode编辑器.然后,在选择要编辑的响应下拉列表,选择对应的开环响应,单击情节.
在1号出口开环scdairframectrl / az控制/ az DTF
在1号出口开环scdairframectrl / q控制/ q获得
为了查看反馈系统的闭环响应,创建一个新的输入-输出传递函数响应的步进图。选择新情节>新步骤.然后,在“新建绘图步骤”对话框中选择对图则的回应下拉列表中,选择新的输入-输出传输响应.
添加scdairframectrl az / 1 /步骤
作为输入信号和scdairframectrl /机身模型/ 1
作为输出信号。
点击情节.
在外循环的bode编辑器情节中,LoopTransfer_scdairframectrl_az_Control_az_DTF的编辑器,通过向上拖动幅度响应来增加反馈回路的增益。内部循环的bode编辑器情节,LoopTransfer_scdairframectrl_q_Control_q_Gain的编辑器,也改变。这种变化是反馈回路之间耦合的结果。一个更系统的方法是首先设计内部反馈回路,打开外部回路。
为了在设计内环时消除外环的影响,在内环的开环响应上增加一个开环。
在数据浏览器,在反应区域,右键单击内环响应,并选择开放的选择.
在“开环传输函数”对话框中指定scdairframectrl / az控制/ az DTF / 1
当循环打开时。点击好吧.
在外环波德编辑器图中,通过拖动幅度响应来增加增益。由于循环是解耦的,所以内部循环的Bode编辑器图不会改变。
现在可以在不受外环影响的情况下完成内环的设计,同时在考虑内环影响的情况下设计外环。
控制系统设计包含几个方法调优控制系统:
使用补偿器编辑器手动调整每个补偿器的参数。有关更多信息,请参见使用补偿器金宝app编辑器调整Simulink块(金宝app仿真软件控制设计).
使用开/闭环波德图、根轨迹图或尼克尔斯编辑器图图形化地调整补偿极点、零点和增益。点击调优方法,并选择下面的编辑器图形化优化.
使用时域和频域设计要求优化补偿器参数(需要Simulink design Optimization™软件)。金宝app点击调优方法,并选择基于优化的调优.有关更多信息,请参见强制时间和频率要求的单回路控制器设计(金宝app仿真软件设计优化).
使用基于参数(如闭环时间常数)的自动调整来计算初始补偿器参数。点击调优方法,然后选择PID调优,内部模型控制(IMC)调整,循环形成(需要鲁棒控制工具箱™软件),或者LQG合成.
以下补偿器参数满足设计要求:
scdairframectrl / q控制/ q获得
:
K_q = 2.7717622
scdairframectrl / az控制/阿兹获得
:
K_az = 0.00027507
scdairframectrl / az控制/ az DTF
:
分子=[100.109745 -99.109745]分母= [1 -0.88893]
闭环系统响应如下图所示:
要将补偿器参数写回Simulink模型,请单击金宝app更新模块.然后您可以在非线性模型上测试您的设计。