控制系统模型

本例使用Simulink模型金宝apprct_helico．打开模型。

open_system (“rct_helico”）

植物,直升机，是一个8状态直升机模型修剪到稳定状态悬停条件。状态向量X = [u,w,q,theta,v,p,phi,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．外环对三个姿态角各有一个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，和尾桨集体使用测量θ，φ，p，问,r．这个循环为三个角度提供了所需的设定值跟踪。

本例使用了以下控制目标:

设置调优模型

使用控制系统调谐器，您可以联合调谐内部和外部循环，以满足所有的设计要求。要设置调优模型，请打开应用程序并指定要调优Simulink模型的哪些块。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”中调优选项卡上,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．控制系统调谐器分析您的模型，以找到可以调谐的块。对于本例，要调优的控制器块是三个PI控制器和增益块。检查对应的块₁，皮，PI3,SOF．

点击好吧．选择调优块对话框现在反映了您添加的块。

当选择要调优的块时，Control System Tuner将根据块的类型自动对其进行参数化，并使用Simulink模型中的块值初始化参数化。金宝app在本例中，PI控制器初始化为静态输出反馈增益在所有通道上初始化为零。仿真结果表明，对于这些初始值，控制系统是不稳定的。

指定调优目标

前面讨论过的这个系统的设计要求包括定点跟踪、最小稳定裕度和快速动态限制。在控制系统调谐器中，您可以使用调优目标．

首先，为上的设定值跟踪需求创建调优目标θ，φ,r．在调优选项卡，在新目标下拉列表，选择跟踪步骤命令．

在步骤跟踪目标对话框中，指定跟踪的参考信号。下指定步进响应输入,点击将信号添加到列表．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)将它们添加到步长跟踪目标中。

接下来，指定要跟踪这些引用的输出。下指定步进响应输出，添加输出θ，φ,r．

要求输出端的响应跟踪具有一秒时间常数的一阶响应的参考命令。中输入这些值期望的反应对话框的部分。同样，对于这个例子集不匹配保持在下面为20。该值设置目标一阶响应与调优响应之间20%的相对不匹配。

该图显示了步骤跟踪目标对话框的配置。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输入u以及植物产量y必须至少5分贝和40度。为输入和输出边际约束创建单独的调优目标。在新目标下拉列表，选择最小稳定裕度．在“边际目标”对话框中，添加输入信号u下测量下列位置的稳定裕度．同样，输入增益和相位值5和40预期的利润对话框的部分。点击好吧保存输入稳定裕度的目标。

为产量稳定边际创建另一个边际目标。指定输出信号y和目标边际，如图所示，并保存输出稳定边际目标。

最后一个要求是限制快速动态和瞬态。要实现这一点，可以创建一个调优目标，将闭环极点的幅度限制在25 rad/s以下。在新目标下拉列表，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。

在创建每个调优目标时，Control System Tuner将创建一个新图形，其中显示调优目标的图形表示形式。当您调优控制系统时，您可以参考该图以图形形式表示调优后的系统满足调优目标的程度。

优化控制系统

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。

控制系统调谐器自动更新调优目标图，以反映调优参数值。检查这些图，看看设计在多大程度上满足了需求。例如，检查跟踪需求的调优阶跃响应。

蓝线表示调优后的响应非常接近粉色的目标响应。上升时间约为2秒，无超调，交叉耦合小。

类似地,MarginsGoal1而且MarginsGoal2图提供了多变量稳定边际的可视化评估。(见diskmargin有关多变量稳定裕度的更多信息，请参考页面。)这些图表明，稳定裕度在阴影区域之外，在所有频率下都满足要求。

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的右下角。

当您调优模型时，Control System Tuner将每个调优目标转换为系统可调参数的函数，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都接近于1，这表明几乎满足了所有需求。

验证调优的设计

通常，您的Simulink模型表示金宝app一个非线性系统。Control System Tuner在应用程序中指定的工作点线性化模型，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非常重要的。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，使用新的参数值模拟模型。观察setpoint命令对步长变化的响应，theta-ref，phi-ref,r-ref分别是0秒，3秒和6秒。

检查模拟以确认您在Simulink模型中得到了所需的响应。金宝app这里每个响应的上升时间约为2秒，无超调，无稳态误差，交叉耦合最小，符合设计要求。