此示例显示如何使用Simulink®ControlDesign™中的两个级联反馈回路金宝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(AZ.
)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:
)作为内部反馈回路和加速度(AZ.
)作为外部反馈循环。
打开机身模型。
open_system (“scdairframectrl”)
两个反馈控制器是:
SCDAIRFRAMECTRL / Q控制
- 离散时间积分器和增益块稳定内圈。
open_system (“scdairframectrl / q控制”)
scdairframectrl / az控制
- 离散时间积分器,离散传递函数和增益块稳定外环。
open_system ('scdairframeCtrl / az control')
级联反馈系统的典型设计过程是首先设计内环,然后是外环。在控制系统设计,可以同时设计两个环;默认情况下,在设计多环反馈系统时,循环之间的耦合效果被考虑在内。但是,在同时设计两个反馈循环时,可能需要将反馈环路解耦;也就是说,在调谐内环时,去除外环的效果。在此示例中,您设计内部反馈循环(问:
)外环的效果(AZ.
删除了。
使用控制器设计控制系统设计, 你必须:
选择要调整的控制器块。
创建要查看的开环和闭环响应。
对于此示例,您可以:
发射预配置控制系统设计通过双击模型左下角的子系统。
配置控制系统设计使用以下过程。
打开控制系统设计,在Simulin金宝appk模型中应用画廊,点击控制系统设计.
在“编辑架构”对话框中,在块选项卡,单击添加块.在“选择块”对话框的“选择块”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/ AZ增益
scdairframectrl / az控制/ az DTF
在这一点信号选项卡中,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 /机身型号
- 输出端口1
要使用所选块和信号,请单击好吧.
在数据浏览器, 这回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/ AZ增益
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, 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.
Outport 1的开环scdairframectrl / az控制/ az DTF
Outport 1的开环scdairframectrl / q控制/ q获得
要查看反馈系统的闭环响应,请为新的输入输出传输函数响应创建一个步骤图。选择新的情节>新一步.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,选择新的输入-输出传输响应.
添加SCDAIRFRAMECTRL / Step AZ / 1
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Bode编辑器图中,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,Bode Editor for LoopTransfer_scdairframeCtrl_q_control_q_gain,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,在回应区域,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
作为环路开口。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。
您现在可以完成内循环的设计,而不会使外环效果,同时设计外循环,同时取得内部循环的效果。
控制系统设计包含几种调整控制系统的方法:
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,请参阅调整使用补金宝app偿器编辑器的Simulink块(金宝appSimulink Control Design).
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,并选择编辑器图形化优化.
使用时间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,选择基于优化的调谐.有关更多信息,请参阅强制时间和频率要求的单回路控制器设计(金宝appSimulink设计优化).
使用基于诸如闭环时间常数的参数来计算初始补偿器参数。点击调优方法,然后选择PID调整那内部模型控制(IMC)调谐那循环形成(需要鲁棒控制工具箱™软件),或者LQG合成.
以下补偿参数满足设计要求:
scdairframectrl / q控制/ q获得
:
K_Q = 2.7717622
SCDAirFrameCtrl / AZ控制/ AZ增益
:
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更新块.然后您可以在非线性模型上测试您的设计。
bdclose(“scdairframectrl”)