调优双回线的自动驾驶仪
这个例子展示了如何使用仿真软件控制设计来优化双回线自动驾驶仪金宝app控制场上的速度和垂直加速度的机身。
机身模型自动驾驶仪
机身动力学和仿真软件的自动建模。金宝app
open_system (“rct_airframe1”)
自动驾驶仪由两个级联的循环。内循环控制俯仰率q,和外循环控制垂直加速度阿兹针对飞行员命令azref。在此体系结构中,可调的元素包括PI控制器收益(“az控制”块)和pitch-rate获得(“q”块)。自动驾驶仪必须调优步骤的命令做出回应azref在大约1秒以最小的过度。在这个例子中,我们优化的自动驾驶仪飞行条件对应于零发生率和984 m / s的速度。
分析机体动力学,修剪的机身
和
。修剪条件对应于零法向加速度和俯仰力矩(
和
稳定)。使用findop计算相应的闭环操作条件。注意,我们添加了一个输入端口,这样“三角洲削减”findop可以调整翅片偏转产生所需的力的平衡和时刻。
opspec = operspec (“rct_airframe1”);%指定修剪条件% Xe,泽:已知,不稳定opspec.States (1)。知道= (1,1);opspec.States (1)。稳态= (0,0);% u, w: w稳定opspec.States (3)。知道= [1];opspec.States (3)。稳态= [0 1];%θ:已知,不稳定opspec.States (2)。= 1;opspec.States (2)。稳态= 0;%问:未知,稳定opspec.States (4)。知道= 0;opspec.States (4)。稳态= 1;%积分器状态未知,不稳定opspec.States (5)。稳态= 0;opspec.States (6)。稳态= 0;op = findop (“rct_airframe1”,opspec);
操作点搜索报告:- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - opreport rct_airframe1 =操作点搜索报告模型。(时变组件评估在时间t = 0)操作点规范成功实现。状态:- - - - - - - - - - - Min x马克斯dxMin dx dxMax………………………………(1) rct_airframe1 /机身模型/空气动力学和运动方程和运动方程(身体轴)/位置0 0 0负984正0 -3047.9999 -3047.9999 -3047.9999负无穷到正无穷(2)rct_airframe1 /机身模型/空气动力学和运动方程和运动方程(身体轴)/θ0 0 0 -0.0097235负无穷到正无穷(3)rct_airframe1 /机身模型/空气动力学和运动方程和运动方程(轴)/ U, w 22.6897 984 984 984负无穷到正无穷0 0 0 0 -1.4367 e-11 0 (4) rct_airframe1 /机身模型/空气动力学和运动方程和运动方程(轴)/ q负-0.0097235正0 1.1477 e-16 0 (5) rct_airframe1 /集成商负0.00070807 Inf负-0.0097235正(6)rct_airframe1 / az控制/集成商/连续/集成商负0正从0.00024207正输入:- - - - - - - - - - - Min U Max __________ __________ __________ (1) rct_airframe1 /δ削减负0.00070807正输出:- - - - - - - - - - -
线性化的“机身模型”块计算条件人事处从翅片偏转和情节的收益δ来阿兹和问:
G =线性化(“rct_airframe1”,“rct_airframe1 /机身模型”,op);G。InputName =“δ”;G。OutputName = {“阿兹”,“问”};bodemag (G)、网格
注意,机身模型不稳定极点:
极(G)
ans = -0.0320 -0.0255 0.1253 -29.4685
频域与LOOPTUNE调优
您可以使用looptune函数自动调整多环控制系统基本要求比如积分作用,足够的稳定利润,和所需的带宽。应用looptune的自动驾驶仪模型,创建一个实例slTuner接口和指定模型块“az控制”和“q”作为可调。金宝app还指定条件人事处正确机身动力学线性化。
ST0 = slTuner (“rct_airframe1”,{“阿兹控制”,“问收获”},op);
马克的引用、控制和测量信号作为分析和调优的兴趣点。
addPoint (ST0, {“阿兹ref”,“三角洲鳍”,“阿兹”,“问”});
最后,调整控制系统参数满足1秒响应时间的要求。在频域中,这大致对应于一个获得交叉频率wc= 5 rad / s为核电站的开环响应输入“三角洲鳍”。
wc = 5;控制=“三角洲鳍”;测量= {“阿兹”,“问”};[圣,gam,信息]= looptune (ST0、控制测量、wc);
最后:峰值增益= 1.01,迭代= 73
要求规范化,所以最后一个值接近1意味着所有的需求得到满足。确认通过图形验证设计。
图(“位置”[100100560714])loopview(圣信息)
第一个图确认了开环反应积分作用和所需的交叉频率而第二个情节表明,MIMO稳定利润满意(蓝色曲线应保持低于黄色绑定)。下一步检查响应命令azref垂直加速度阿兹:
T = getIOTransfer(圣“阿兹ref”,“阿兹”);图步骤(T, 5)
加速度阿兹没有跟踪azref尽管存在一个积分器的循环。这是由于反馈循环作用于两个变量阿兹和问我们没有指定哪一个应该追踪azref。
添加一个跟踪要求
为了弥补这个问题,添加一个显式的要求阿兹应该遵循步骤命令吗azref1秒的响应时间。也放松获得交叉需求区间[3,12]让调谐器找到合适的交叉频率。
TrackReq = TuningGoal.Tracking (“阿兹ref”,“阿兹”1);圣= looptune (ST0、控制测量,[3,12],TrackReq);
最后:峰值增益= 1.23、迭代= 54
的阶跃响应azref来阿兹现在满意:
Tr1 = getIOTransfer(圣,“阿兹ref”,“阿兹”);步骤(Tr1 5)网格
还要检查干扰抑制特性通过查看进入核电站输入扰动的响应
Td1 = getIOTransfer(圣,“三角洲鳍”,“阿兹”);bodemag (Td1)网格
步骤(Td1、5)电网标题(“抗干扰”)
使用showBlockValue看到的调谐值PI控制器和内环路增益
showBlockValue (ST)
AnalysisPoints_ = D = u1, u2 u3 u4 y1 1 0 0 0 y2 0 1 0 0 y3 0 0 1 0 y4 0 0 0 1名称:AnalysisPoints_静态增益。- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - az_Control = 1 + Ki *——年代Kp = 0.00166, Ki = 0.0017名称:az_Control连续时间比例积分控制器并联形式。- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - u1 y1 q_Gain = D = 1.985名称:q_Gain静态增益。
如果这个设计是满意的,使用writeBlockValue应用调优值调整控制器的仿真软件模型和模拟模型。金宝app
writeBlockValue (ST)
天线设计与SYSTUNE
级联循环通常用于蒙特里。然而,你可能会想知道一个分布式天线控制器使用阿兹和问生成执行命令三角洲鳍将与双回线架构。尝试新的控制体系结构是很容易的systune或looptune。对于不同,我们现在使用systune调整下面的天线系统的体系结构。
open_system (“rct_airframe2”)
和之前一样,计算条件和。
opspec = operspec (“rct_airframe2”);%指定修剪条件% Xe,泽:已知,不稳定opspec.States (1)。知道= (1,1);opspec.States (1)。稳态= (0,0);% u, w: w稳定opspec.States (3)。知道= [1];opspec.States (3)。稳态= [0 1];%θ:已知,不稳定opspec.States (2)。= 1;opspec.States (2)。稳态= 0;%问:未知,稳定opspec.States (4)。知道= 0;opspec.States (4)。稳态= 1;%控制器状态未知,不稳定opspec.States (5)。稳态= (0,0);op = findop (“rct_airframe2”,opspec);
操作点搜索报告:- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - opreport rct_airframe2 =操作点搜索报告模型。(时变组件评估在时间t = 0)操作点规范成功实现。状态:- - - - - - - - - - - Min x马克斯dxMin dx dxMax………………………………(1) rct_airframe2 /机身模型/空气动力学和运动方程和运动方程(身体轴)/位置0 0 0负984正0 -3047.9999 -3047.9999 -3047.9999负无穷到正无穷(2)rct_airframe2 /机身模型/空气动力学和运动方程和运动方程(身体轴)/θ0 0 0 -0.0097235负无穷到正无穷(3)rct_airframe2 /机身模型/空气动力学和运动方程和运动方程(轴)/ U, w 22.6897 984 984 984负无穷到正无穷0 0 0 0 2.4588 e-11 0 (4) rct_airframe2 /机身模型/空气动力学和运动方程和运动方程(轴)/ q负-0.0097235正0 -4.0169 e-16 0 (5) rct_airframe2 /分布式天线控制器负0.00065361 Inf负-0.0089973 Inf负2.6167 e-19正从0.030259正输入:- - - - - - - - - - - Min U Max __________ __________ __________ (1) rct_airframe2 /δ削减负0.00043574正输出:- - - - - - - - - - -
与looptune,可以使用slTuner接口配置优化的仿真软件模型。金宝app注意感兴趣的信号已经标记为线性分析的仿真软件模型。金宝app
ST0 = slTuner (“rct_airframe2”,“那控制器”,op);
试一试二阶分布式天线控制器与零引线e来三角洲鳍。为此,创建所需的控制器参数化,并将它与“分布式天线控制器”块使用setBlockParam:
C0 =可调参数(“C”、2、1、2);%二阶控制器C0.D.Value (1) = 0;% D修复(1)为零C0.D.Free (1) = false;setBlockParam (ST0“那控制器”C0)
接下来创建优化的要求。在这里,我们使用以下四个要求:
跟踪:
阿兹应当在约1秒azref命令带宽和碾轧:环路增益
三角洲鳍应该滚后25 rad / s -20 dB /十年坡吗稳定的利润:利润率
三角洲鳍应该超过7 dB和45度抗干扰性:输入干扰的衰减因子应该是40 dB 1 rad / s增加到100分贝0.001 rad / s。
%跟踪Req1 = TuningGoal.Tracking (“阿兹ref”,“阿兹”1);%的带宽和碾轧Req2 = TuningGoal.MaxLoopGain (“三角洲鳍”[1 0],特遣部队(25日));%的利润Req3 = TuningGoal.Margins (“三角洲鳍”7、45);%抗干扰性%使用一个朋友模型所需的衰减剖面草图和几个点频率= [0 0.001 - 1];MinAtt = (100 100 40);在dB %Req4 = TuningGoal.Rejection (“三角洲鳍”、朋友(db2mag (MinAtt)、频率));Req4。专注= [0 1];
您现在可以使用systune受这些需求调整控制器参数。
AllReqs = [Req1、Req2 Req3 Req4);选择= systuneOptions (“RandomStart”3);rng(0)[圣,fSoft] = systune (ST0 AllReqs,选择);
最后:软= 1.42,=无穷,迭代= 47决赛:软= 1.42,=无穷,最后迭代= 62:软= 1.14,=无穷,最后迭代= 78:软= 1.14,=无穷,迭代= 118
最好的设计有一个总体的目标价值接近于1,表明这四个需求几乎是满足。使用viewGoal检查每一个最好的设计要求。
图(“位置”[100100987474])viewGoal (AllReqs圣)
计算闭环反应和与双回线设计。
T = getIOTransfer (ST, {“阿兹ref”,“三角洲鳍”},“阿兹”);图步骤(Tr1,“b”T (1),“r”5)标题(“跟踪”)传说(“级联”,2自由度的)
步骤(Td1、“b”T (2),“r”5)标题(“抗干扰”)传说(“级联”,2自由度的)
跟踪性能相似但第二设计具有更好的抗干扰性能。
