控制系统模型

这个例子使用了Simulink模型金宝apprct_helico．打开模型。

open_system (“rct_helico”）

植物,直升机，是一种8状态直升机模型调整到一个稳定的悬停状态。的状态向量x = [u, w, q,θ,v, p,φ,r)包括:

该模型的控制系统有两个反馈回路。内环为稳定性增强和解耦提供静态输出反馈，在模型中由增益块表示SOF．外环有三个姿态角的PI控制器。控制器生成命令ds特区dT在度为纵向循环，横向循环，和尾桨集体使用的测量θ，φ，p，问,r．这个循环为三个角度提供所需的设置点跟踪。

这个例子使用了这些控制目标:

为调优设置模型

使用控制系统调谐器，您可以共同调整内部和外部回路，以满足所有的设计要求。要设置用于调优的模型，请打开应用程序并指定要调优的Simulink模型的哪个块。金宝app

在Simuli金宝appnk模型窗口中，在控制系统在应用程序选项卡上,选择控制系统调谐器．

在控制系统调谐器，在调优选项卡上,单击选择模块．使用“选择调优块”对话框指定要调优的块。

点击添加模块．Control System Tuner分析你的模型，找到可以调优的模块。在这个例子中，要调整的控制器块是三个PI控制器和增益块。检查相应的块₁，皮，PI3,SOF．

点击好吧．选择调优块对话框现在反映您添加的块。

当您选择要调优的块时，Control System Tuner会根据其类型自动参数化块，并在Simulink模型中使用块值初始化参数化。金宝app在本例中，PI控制器被初始化为所有通道的静态输出反馈增益都初始化为零。仿真结果表明，对于这些初始值，控制系统是不稳定的。

指定优化目标

这个系统的设计要求，前面讨论过，包括设置点跟踪，最小稳定裕度，和快速动力学的限制。在控制系统调谐器中，您可以使用调优目标．

首先，为设置点跟踪需求创建一个调优目标θ，φ,r．在调优选项卡,新目标下拉列表中,选择step命令跟踪．

在步骤跟踪目标对话框中，指定跟踪的参考信号。下指定输入阶跃响应,点击向列表添加信号．然后单击从模型中选择信号．

在Simuli金宝appnk模型编辑器中，选择参考信号theta_ref，phi_ref,r_ref．这些信号出现在“选择信号”对话框中。点击添加信号(年代)将它们添加到步骤跟踪目标中。

接下来，指定要跟踪这些引用的输出。下指定输出阶跃响应，添加输出θ，φ,r．

要求是，输出端的响应使用一阶响应跟踪参考命令，该响应具有一秒的时间常数。将这些值输入期望的反应对话框的一部分。同样，对于这个示例集把下面的不匹配为20。此值设置目标一阶响应与调整后的响应之间20%的相对不匹配。

此图显示了Step Tracking Goal对话框的配置。点击好吧保存调优目标。

接下来，为期望的稳定性裕度需求创建调优目标。对于这个例子，多变量增益和相位裕度在工厂的输入u和植物输出y至少5db, 40度。为输入和输出裕度约束创建单独的调优目标。在新目标下拉列表中,选择最低稳定利润．在“边界目标”对话框中，添加输入信号u下在以下位置测量稳定裕度．同时，输入增益和相位值5和40预期的利润对话框的一部分。点击好吧以节省输入稳定裕度为目标。

为产量稳定边际创造另一个边际目标。指定输出信号y和目标裕量，如图所示，并保存输出稳定裕量目标。

最后一个要求是限制快速动态和瞬变。为了实现这一点，创建一个调谐目标，将闭环极点的幅度限制在小于25 rad/s。在新目标下拉列表中,选择闭环动力学约束．在波兰人的目标对话框中，指定最大固有频率为25，然后单击好吧保存调优目标。

在创建每个优化目标时，Control System Tuner将创建一个新图形，其中显示优化目标的图形表示形式。当您对控制系统进行调优时，您可以参考此图，以了解调优后的系统满足调优目标的程度。

调整控制系统

调整控制系统以满足您指定的设计要求。

在调优选项卡上,单击调优．控制系统调谐器调整可调谐参数的值，以最好地满足这些要求。

控制系统调优器自动更新调优目标图，以反映调优的参数值。检查这些地块，看看设计满足了多少要求。例如，检查跟踪需求的调优步骤响应。

蓝色的线表示调整后的反应非常接近目标反应，用粉红色表示。上升时间约为2秒，没有超调，也没有交叉耦合。

类似地,MarginsGoal1和MarginsGoal2图提供了多变量稳定裕度的可视化评估。(见diskmargin有关多变量稳定性边距的更多信息的参考页。)这些图表明，稳定裕度在阴影区域外，满足所有频率的要求。

您还可以查看调优结果的数字报告。单击优化报告在控制系统调谐器右下角。

当您对模型进行调优时，Control System Tuner将每个调优目标转换为系统的可调参数的函数，并调整参数以使这些函数的值最小化。对于本例，调优报告显示所有调优目标的最终值接近1，这表明所有需求几乎都得到了满足。

验证优化设计

一般来说，您的Simulink模型金宝app表示一个非线性系统。Control System Tuner在应用程序中指定的操作点将模型线性化，并使用系统的线性近似来调整参数。因此，在完整的Simulink模型上验证控制器设计是很重要的。金宝app

为此，将调优后的参数值写回Simulink模型。金宝app在控制系统选项卡上,单击更新模块．在Simuli金宝appnk模型窗口中，用新的参数值模拟模型。观察setpoint命令中对步骤更改的响应，theta-ref，phi-ref,r-ref分别在0、3和6秒。

检查仿真以确认您在Simulink模型中获得了所需的响应。金宝app在这里，每个响应的上升时间约为2秒，没有超调，没有稳态误差，交叉耦合最小，符合设计要求。