主要内容

级联多回路反馈设计

这个例子展示了如何使用Simulink®Control Design™调优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(阿兹)跟踪参考信号,最大上升时间为0.5秒。本例中的反馈循环结构使用了身体速率()作为内部反馈循环,而加速度(阿兹)作为外部反馈循环。

打开机身模型。

open_system (“scdairframectrl”

两个反馈控制器为:

  • scdairframectrl / q控制-一个离散时间积分器和一个增益块稳定内环。

open_system (“scdairframectrl / q控制”

  • scdairframectrl / az控制-一个离散时间积分器,一个离散传递函数,和一个增益块稳定外环。

open_system (“scdairframectrl / az控制”

多回路系统中的解耦环路

级联反馈系统的典型设计过程是先设计内环,然后设计外环。在控制系统设计,可以同时设计两个循环;在设计多回路反馈系统时,默认考虑了回路之间的耦合效应。然而,当同时设计两个反馈回路时,需要对反馈回路进行解耦;也就是说,在优化内部循环时去掉外部循环的影响。在本例中,您设计了内部反馈回路(),其效果为外环(阿兹)移除。

配置控制系统设计器

设计一个使用控制系统设计,你必须:

  • 选择需要优化的控制器块。

  • 创建您想要查看的开环和闭环响应。

对于这个例子,您可以:

  • 启动一个预配置控制系统设计通过双击模型左下角的子系统进行会话。

  • 配置控制系统设计使用以下步骤。

打开控制系统设计,在Simulin金宝appk模型,在应用程序画廊,点击控制系统设计

在“编辑体系结构”对话框中,单击选项卡上,单击添加模块.在“Select Blocks to Tune”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/阿兹获得

  • scdairframectrl / az控制/ az DTF

信号选项卡,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 /机身模型—输出端口1

若要使用所选的块和信号,请单击好吧

数据浏览器,反应部分包含以下开环响应控制系统设计为开环设计自动识别潜在的反馈回路。

  • 的输出端口1scdairframectrl / az控制/ az DTF

  • 的输出端口1scdairframectrl / az控制/阿兹获得

  • 的输出端口1scdairframectrl / q控制/ q获得

为以下每个响应打开图形化的Bode编辑器。在控制系统设计中,选择调整方法> Bode编辑器.然后,在选择“响应编辑”在下拉列表中,选择相应的开环响应,单击情节

  • 的1出口开环scdairframectrl / az控制/ az DTF

  • 的1出口开环scdairframectrl / q控制/ q获得

为了查看反馈系统的闭环响应,创建一个新的输入输出传递函数响应的步进图。选择新情节>新步骤.然后,在“New Step to plot”对话框中,在选择对情节的回应下拉列表中,选择新的投入产出转移响应

添加scdairframectrl az / 1 /步骤作为输入信号和scdairframectrl /机身模型/ 1作为输出信号。

点击情节

去除外部反馈回路的影响

在外循环bode编辑器图中,Bode编辑器的LoopTransfer_scdairframectrl_az_Control_az_DTF,通过向上拖动幅度响应来增加反馈回路的增益。内环bode编辑器图,Bode编辑器的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。更系统的方法是首先设计内部反馈回路,外部回路打开。

在设计内环时,为了消除外环的影响,可以在内环的开环响应中添加一个开环。

数据浏览器,在反应区域,右键单击内部循环响应,并选择开放的选择

在“开环传递函数”对话框中指定scdairframectrl / az控制/ az DTF / 1随着循环的开启。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。因为循环是解耦的,所以内循环的Bode编辑器图不会改变。

现在,您可以在不考虑外环影响的情况下完成内环的设计,同时在考虑内环影响的同时设计外环。

调整补偿器

控制系统设计包含几种调整控制系统的方法:

  • 用开/闭环波德轨迹、根轨迹或尼克尔斯编辑器绘制图形调整补偿器的极点、零点和增益。点击调优方法,并选择下面的编辑器图形化优化

  • 计算初始补偿器参数使用自动调谐基于参数,如闭环时间常数。点击调优方法,并选择其中之一PID调优内模控制(IMC)调谐循环形成(需要鲁棒控制工具箱™软件),或LQG合成

完整的设计

补偿器参数满足设计要求如下:

  • scdairframectrl / q控制/ q获得

K_q = 2.7717622
  • scdairframectrl / az控制/阿兹获得

K_az = 0.00027507
  • scdairframectrl / az控制/ az DTF

分子=[100.109745 -99.109745]分母= [1 -0.88893]

闭环系统的响应如下所示:

更新模型模型金宝app

要将补偿器参数写回Simulink模型,请单击金宝app更新模块.然后,您可以在非线性模型上测试您的设计。

bdclose (“scdairframectrl”

另请参阅

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