主要内容

多回路的控制一架直升机

这个示例使用:

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这个例子展示了如何使用slTuner和systune旋翼机调整多回路的控制器。

直升飞机模型

这个示例使用一个8-state悬停直升机模型的条件。的状态向量x = [u, w, q,θ,v, p,φ,r)由

  • 纵向速度u(米/秒)

  • 横向速度v(米/秒)

  • 正常的速度w(米/秒)

  • 螺旋角θ(度)

  • 横摇角φ(度)

  • 滚转率p(度/秒)

  • 节速度问(度/秒)

  • 偏航率r(度/秒)。

控制器生成命令ds特区dT度的纵向循环、横向循环和尾桨集体使用的测量θ,φ,p,问,r。

控制体系结构

以下仿真软件模型描述了控制架金宝app构:

open_system (“rct_helico”)

控制系统包括两个反馈回路。内循环(静态输出反馈)提供增稳和分离。外循环(PI控制器)提供了所需的选点跟踪性能。主要控制目标如下:

  • 跟踪设定值的变化θ,φ,r与零稳态误差,提高*约2秒,最小的超调,最小的交叉耦合

  • 限制控制带宽,防止被忽视的高频转子动力学和测量噪声

  • 提供强大的多变量增益和相位的利润率(鲁棒性同时获得核电站/相位变化的输入和输出,明白了diskmargin详情)。

我们使用低通滤波器截止在40 rad / s部分执行第二个目标。

控制器调优

你可以共同调整的内外循环systune命令。这个命令只需要工厂的模型和控制器所需的带宽(所需的响应时间的函数)。当控制系统建模仿真软件,你可以使用金宝appslTuner界面快速设置调优任务。创建该接口的一个实例的列表块调整。

ST0 = slTuner (“rct_helico”,{“软件”,“皮”,“PI3”,SOF的});

每个可调谐块根据其类型和自动参数化仿真软件模型中初始化它的值(金宝app1 + 1 / s美元PI控制器和静态输出反馈增益为零)。模拟模型显示这些初始值的控制系统是不稳定的:

标志着对定位点的I / O信号跟踪和识别植物输入和输出(控制和测量信号)稳定裕度的测量。

addPoint (ST0, {“theta-ref”,“phi-ref”,“r-ref”})%选点命令addPoint (ST0, {“θ”,“φ”,“r”})%相应的输出addPoint (ST0, {“u”,“y”});

最后,捕捉设计要求使用TuningGoal对象。我们使用以下要求这个例子:

  • 跟踪需求的反应θ,φ,r一步命令theta_ref,phi_ref,r_ref必须像一个解耦的一阶响应一秒钟时间常数

  • 稳定的利润:多变量输入增益和相位利润率核电站u和植物输出y必须至少5 dB和40度

  • 快速动态:闭环极点的大小不得超过25,防止快速动力学和牛肉干瞬变

与参考模型1 / %不到20%不匹配(s + 1)TrackReq = TuningGoal.StepTracking ({“theta-ref”,“phi-ref”,“r-ref”},{“θ”,“φ”,“r”1)};TrackReq。RelGap = 0.2;%增益和相位利润率植物输入和输出MarginReq1 = TuningGoal.Margins (“u”5、40);MarginReq2 = TuningGoal.Margins (“y”5、40);%限制快速动力学MaxFrequency = 25;PoleReq = TuningGoal.Poles (0, 0, MaxFrequency);

您现在可以使用systune共同调整控制器参数。这将返回调整版本相约控制系统的ST0。

AllReqs = [TrackReq MarginReq1、MarginReq2 PoleReq);相约= systune (ST0 AllReqs);
最后:软= 1.12,=无穷,迭代= 71

最后的值接近1的需求几乎是满足。情节调谐反应步骤的命令在θ,φ,接待员:

T1 = getIOTransfer(相约,{“theta-ref”,“phi-ref”,“r-ref”},{“θ”,“φ”,“r”});步骤(T1, 5)

上升时间是大约两秒没有超调,小交叉耦合。您可以使用viewGoal每个需求的更全面的验证,包括视觉评估的多变量稳定利润(见diskmargin细节):

图(“位置”[100100900474])viewGoal (AllReqs相约)

检查调整PI控制器和静态输出反馈增益的值。

showTunable(死神)
块1:rct_helico / PI1 = 1 + Ki *——年代Kp = 1.05, Ki = 2.07名称:PI1连续时间比例积分控制器并联形式。- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -块2:rct_helico / PI2 = 1 + Ki *——年代Kp = -0.101, Ki = -1.35名称:皮连续时间比例积分控制器并联形式。- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -块3:rct_helico / PI3 = 1 + Ki *——年代Kp = 0.134, Ki = -2.2名称:PI3连续时间比例积分控制器并联形式。- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -块4:rct_helico / SOF = D = u1, u2 u3 u4 u5 y1 y2 2.207 -0.3103 -0.003368 0.7854 -0.01519 -0.1922 -1.292 0.01818 -0.0168 -0.01179 -1.892 -0.004041 0.06753 -0.08516 - -0.1195 y3名称:SOF静态增益。

内循环的好处

你可能想知道是否静态输出反馈是必要的和PID控制器是否不足以控制直升机。这个问题很容易回答re-tuning控制器打开内循环。第一个打破通过添加一个循环后打开内循环SOF布洛克:

addOpening (ST0SOF的)

然后删除SOF块可调的块列表和re-parameterizeπ块与正确的全面的pid回路迹象(如推断从第一个设计)。

PID = PID (0、0.001、0.001 . 01);%初始猜测PID控制器removeBlock (ST0SOF的);setBlockParam (ST0…“软件”tunablePID (“C1”PID),…“皮”tunablePID (C2的pid),…“PI3”tunablePID (“C3”pid));

调节肌体三个PID控制器和闭环阶跃响应。

ST2 = systune (ST0 AllReqs);
最后:软= 4.94,=无穷,迭代= 67
T2 = getIOTransfer (ST2, {“theta-ref”,“phi-ref”,“r-ref”},{“θ”,“φ”,“r”});图中,步骤(T2, 5)

最后的价值不再是接近1,一步反应证实对上升时间表现较差,超调,解耦。这表明,内循环有一个重要的稳定作用,应该保存下去。

另请参阅

(金宝app仿真软件控制设计)|(金宝app仿真软件控制设计)|||

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