Simscape倒立摆系统的多体模型

倒立摆的金宝app仿真软件®模型,spe_mech_invpend,如下所示。

倒立摆模型描述

摆系统有一个手臂,波动在水平平面,由直流电机驱动。手臂的目的是提供一个平衡转矩一个摆动的钟摆,摆在直立位置。臂和摆的角度监控和作为反馈控制系统的运动。在这个例子中,我们只会专注于估计的参数如下所示的控制系统。

使用Simscape多体系统建模。有两具尸体在这个系统建模。机器由一个机构代表旋转臂,另一个代表摆。尸体被转动关节连接,限制身体的运动相对于彼此。输入电压是直流电机,提供转矩的旋转手臂。

电机建模为扭矩获得Kt。摆臂的质量马,惯性简森-巴顿和长度r。钟摆已经长度lp和质量国会议员。对于这个例子在转动关节阻尼建模使用收益Kda和Kdp。系统的输出是手臂的角度和钟摆。

在这个例子中,我们将为每个评估两组使用不同的参数估计。这让我们来定制我们的估计和可能导致一个更高效的解决方案。

估计的数据

双击橙色块左上角的倒立摆模型来启动参数估计量为这个项目,预装数据。这是配置了测量实验数据估计。对于其他用途可以从各种来源进口实验数据集包括MATLAB®变量,垫文件,Excel®文件,或逗号分隔值文件。它还配置了验证数据验证我们将使用后,估计。的测量数据估计实验图所示。只有一个数据集用于估计在这个例子。

实验情节还用于看看测量数据与当前匹配模型。点击图模型反应在参数估计选项卡显示模拟信号数据实验的阴谋。仿真与实测数据不匹配,需要估计模型参数。

定义变量

下一步是定义变量的估计。这建立仿真参数可以调整,和任何规定他们的价值观。点击选择参数在参数估计选项卡。为我们的倒立摆的示例中,我们已经选择了转矩增益参数,Kt估计。自从我们从物理洞察力,知道这个参数不能负我们设置它的下限为零。

第一次评估

指定的参数估计,我们选择实验用于估计。点击选择实验在参数估计选项卡并选择实验估计估计。

现在我们已经准备好开始我们的估计。点击估计在参数估计选项卡开始评估。估计会继续迭代参数值直到估计收敛和终止。

下面的图显示了实验数据与模拟数据覆盖。模拟数据来自于模型估计参数Kt。估算的结果表明,第一个输出(arm)的位置匹配,但是我们可以看到,第二个输出(摆的位置)没有显示非常令人满意的结果。很明显,需要额外的评估来获得更好的结果。

运行一个额外的估计

这次我们将离开扭矩增加,Kt、常数和估计模型的其他参数。点击选择参数在参数估计选项卡。取消Kt,并检查其他参数如下所示。

点击估计开始新的估计。第二次评估的结果如下所示。

这显然是一个更好的结果。这表明,为了完成评估任务没有必要估计模型中所有参数在同一时间。我们可以运行多个估计保持一些参数恒定而不同。

验证

是很重要的验证结果与其他数据集。成功的估计不仅能匹配的实验数据用于估计,而且收集的其他数据集实验。一个实验命名验证已经为这个项目创建。点击添加图在参数估计选项卡并选择验证查看数据。

点击图模型反应看到覆盖仿真输出数据。下图显示了倒立摆系统如何响应验证输入数据。验证表明,该模型处理的低频率输入验证数据,成功地估计了模型参数。

结论

这个例子显示了分段参数估计的灵活性估计任务划分成多个估计。这允许估计是运行在不同的参数设置可以帮助在估计一个给定的速度模型。

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