角速率控制HL-20自动驾驶仪
这是示例系列的第2部分的设计和优化HL-20飞行器的飞行控制系统。这部分处理关闭内部循环控制身体的角速率。
控制体系结构
打开HL-20与飞行控制系统模型。
open_system (“csthl20_control”)
这是改编自6自由度模型NASA HL-20解除身体机体(航天Blockset)。模型配置为模拟着陆地点的最后方法。“制导系统”生成下滑道轨迹和相应的辊,攻角(α),和侧滑角(β)命令。飞行控制系统是负责调整控制面来跟踪这些命令。内的“控制器”块“飞行控制系统”是一个变种与不同的自动驾驶仪配置子系统。
“基线”和“古典”控制器使用经典cascaded-loop架构有三个内p only循环控制角率p, q, r,和三个外π循环控制角φ,α,β。六个比例收益和三个积分都是预定的α和β的函数。“基线”变体包含基线设计特色NASA HL-20解除身体机体(航天Blockset)。本系列的第2部分和第3部分使用“古典”变体经过调优的过程。活跃的变体CTYPE由工作空间控制变量。将其值设置为2激活控制器的“古典”变体。
%选择控制器的“古典”的变体CTYPE = 2;%调用模型更新,以确保只有活跃的变体在线性化信号进行了分析set_param (“csthl20_control”,“SimulationCommand”,“更新”);
注意,这个变体使用查找表和MATLAB函数块安排自动驾驶仪收益。
设置控制器调优
在本系列的第1部分(削减和HL-20机身的线性化),我们得到的线性化模型“HL20机体”和“控制选择器”块40种不同飞机方向(40个不同的双(α,β)值)。线性化模型的加载这些数组。
负载csthl20_TrimData七国集团(G7)CS大小(七国集团)
8 x5的状态空间模型。每个模型都有34个输出,输入9和7。
大小(CS)
8 x5的状态空间模型。每个模型都有6个输出,输入5和0。
的slTuner接口是一个方便的方式来获取“csthl20_control”的线性化模型,适用于控制系统的设计和分析。通过这个接口可以指定感兴趣的信号和点模型和指定哪些块要调整。
ST0 = slTuner (“csthl20_control”);ST0。t = 0;%要求连续时间线性化
这里的兴趣点包括角和速度要求,相应的反应,和变位哒,德博士。
美联社= {“博士da;德;”“HL20机身/ pqr”“Alpha_deg”“Beta_deg”“Phi_deg”“控制器/古典/要求”%角要求“p_demand”“q_demand”“r_demand”};ST0.addPoint(美联社)
因为我们已经得到线性化的模型“HL20机体”和“控制选择器”模块的函数(α,β),最简单的方法线性化整个模型“csthl20_control”来取代每个非线性组件由一个线性模型的家庭。这叫做“块替换”,往往是最有效的方式在多个操作条件线性化复杂的模型。
%替代“HL20机体”块8-by-5数组线性化模型的七国集团BlockSub1 =结构(“名字”,“csthl20_control / HL20机体”,“价值”,七国集团(G7));%替代“控制选择器”CSBlockSub2 =结构(“名字”,“csthl20_control /飞行控制系统/控制选择器”,“价值”,CS);%替代“执行机构”直接引线(忽略饱和度和二级致动器动力学)BlockSub3 =结构(“名字”,“csthl20_control /致动器”,“价值”、眼(6));ST0。BlockSubstitutions = [BlockSub1;BlockSub2;BlockSub3];
你现在准备控制设计的部分。
关闭内部循环
开始的三个内在循环控制角率p, q, r。面向,情节的开环传递函数变形量(哒,德,博士)角率(p, q, r)。与slTuner界面,您可以查询任何感兴趣的传递函数的模型。
%注意:第二个' da;德博士的打开所有核电站反馈回路的输入Gpqr = getIOTransfer (ST0,“博士da;德;”,“评定”,“博士da;德;”);波德(Gpqr (1, 1), Gpqr (2, 2), Gpqr (3、3), {1 e 1, 1 e3}),网格传奇(“da p”,“德问”,的r博士)
这波德图表明,对角线上像集成商(符号)超出5 rad /秒。这证明使用proportional-only控制。符合基线设计,设定的目标带宽p, q, r循环到30,22.5,和37.5 rad / s,分别。收益Kp、Kq Kr为每个(α,β)值很容易从植物获得在这些频率,频率响应和相位图表明,Kp应该积极(消极反馈)和Kq Kr应该负(正反馈)。
%计算Kp, Kq,基米-雷克南(α,β)条件。生成的数组%有大小[1 1 8 5]Kp = 1. / abs (evalfr (Gpqr(1, 1), 30我));Kq = -1. / abs (evalfr (Gpqr(2, 2), 22.5我));基米-雷克南= -1. / abs (evalfr (Gpqr(3、3), 37.5我));波德(Gpqr (1,1) * Kp, Gpqr (2, 2) * Kq Gpqr (3,3) * Kr, {1 e 1, 1 e3}),网格传奇(“da p”,“德问”,的r博士)
结论内循环设计,推动这些增益值对应的查找表的Simulink仿真模型,并刷新金宝appslTuner对象。
多工作站系统= get_param (“csthl20_control”,“ModelWorkspace”);MWS.assignin (“金伯利进程”挤压(Kp)) MWS.assignin (“Kq”挤压(Kq)) MWS.assignin (“Kr”挤压(Kr))刷新(ST0)
接下来你需要调整外循环控制辊、攻角、侧滑角。本系列的第3部分(HL-20自动驾驶仪姿态控制——输出设计)显示如何调优一个经典的输出架构和第4部分(姿态控制HL-20自动驾驶仪-分布式天线的设计看着那架构的好处。
