调优多回路的控制系统
这个例子展示了如何共同调整内外循环的级联结构systune命令。
级联PID回路
串级控制通常用于实现平稳和快速跟踪干扰排斥。最简单的级联结构包括两个控制回路(内部和外部)如下框图所示。内循环通常比外循环之前拒绝干扰传播到外循环。(金宝app仿真软件MATLAB®®金宝app不支持在线)。
open_system (“rct_cascade”)
植物模型和带宽需求
在这个例子中,内循环装置G2是
和外循环装置G1是
G2 = zpk ([]、2、3);G1 = zpk ([] (1 1 1) 10);
我们使用内循环的PI控制器和PID控制器的外循环。外循环至少必须有一个带宽0.2 rad / s和内环路带宽应该十倍足够的抗干扰性。
调优SYSTUNE的PID控制器
当控制系统建模仿真软件,使用金宝appslTuner在仿真软件控制界面设计™设金宝app置调优任务。可调块列表,标志着信号r和d2作为输入的兴趣,和马克的信号日元和y2位置测量开环传输和指定循环的形状。
ST0 = slTuner (“rct_cascade”,{“C1”,C2的});addPoint (ST0, {“r”,“d2”,“日元”,“日元”})
您可以查询当前的值C1和C2使用仿真软件模金宝app型showTunable。这些初始值的控制系统是不稳定的,证实了模拟仿真软件模型。金宝app
showTunable (ST0)
块1:rct_cascade / C1 = 1 + Ki *——年代Kp = 0.1, Ki = 0.1名称:C1连续时间比例积分控制器并联形式。- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -块2:rct_cascade / C2 = 1 + Ki *——年代Kp = 0.1, Ki = 0.1名称:C2连续时间比例积分控制器并联形式。
下一个使用“LoopShape”要求指定为内外循环所需的带宽。使用
作为目标回路形状的外循环执行积分作用与增加交叉频率0.2 rad / s:
%外回路带宽= 0.2s =特遣部队(“年代”);Req1 = TuningGoal.LoopShape (“日元”,0.2 / s);%移圈以日元Req1。Name =“外循环”;
使用
内循环要快十倍比外层循环(更高的带宽)。限制内部循环转移,确保打开外循环通过指定日元作为一个循环开放:
% = 2内环路带宽Req2 = TuningGoal.LoopShape (“日元”2 / s);%循环以y2转移Req2。机会=“日元”;%与外层循环打开日元Req2。Name =“内循环”;
现在,您可以调整PID收益C1和C2与systune:
圣= systune (ST0 [Req1 Req2]);
最后:软= 0.86,=无穷,迭代= 60
使用showTunable看到调整PID收益。
showTunable (ST)
块1:rct_cascade / C1 = 1 s Kp + Ki * -, + Kd * - - - - - - - Tf *年代和Kp = 0.0519 + 1, Ki = 0.0187, Kd = 0.0477, = 0.015特遣部队的名字:C1连续时间PIDF控制器并联形式。- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -块2:rct_cascade / C2 = 1 + Ki *——年代Kp = 0.722, Ki = 1.23名称:C2连续时间比例积分控制器并联形式。
验证设计
最后的值小于1,这意味着systune成功了两圈形状的要求。确认通过检查调整控制系统圣与viewGoal
viewGoal ([Req1, Req2],圣)
注意,内外循环所需的截止频率。进一步验证设计、绘制调整反应步骤命令r和扰动d2步:
%响应命令H = getIOTransfer(圣,“r”,“日元”);clf、步骤(H, 30)、标题(“命令”)
%响应扰动步H = getIOTransfer(圣,“d2”,“日元”);步骤(H, 30)、标题(“扰动步”)
一旦你感到满意的线性分析结果、使用writeBlockValue写调整PID涨幅回仿真软件模块。金宝app然后您可以在仿真软件进行更彻底的验证。金宝app
writeBlockValue (ST)
在MATLAB等价的工作流
如果你没有一个仿真软件模型的控制系统,可以金宝app执行相同的步骤使用LTI植物和控制设计块模型的模型可调的元素。
图1:级联结构
首先创建参数可调PI和PID控制器模型。
C1 = tunablePID (“C1”,“pid”);C2 = tunablePID (C2的,“π”);
然后使用“分析”模块循环打开位置日元和y2。
LS1 = AnalysisPoint (“日元”);LS2 = AnalysisPoint (“日元”);
最后,创建一个闭环模型T0整体控制系统通过关闭反馈回路。结果是一个广义根据可调状态空间模型元素C1和C2。
InnerCL =反馈(LS2 * G2 * C2, 1);T0 =反馈(G1 * InnerCL * C1, LS1);T0。InputName =“r”;T0。OutputName =“日元”;
现在,您可以调整PID收益C1和C2与systune。
T = systune (T0, [Req1 Req2]);
最后:软= 0.86,=无穷,迭代= 133
像以前一样,用getIOTransfer计算和绘制调谐响应命令r和步骤一步干扰进入的位置y2:
%响应命令H = getIOTransfer (T)“r”,“日元”);clf、步骤(H, 30)、标题(“命令”)
%响应扰动步H = getIOTransfer (T)“日元”,“日元”);步骤(H, 30)、标题(“扰动步”)
还可以绘制开环增益的内外循环验证带宽需求。注意1号计算负反馈开环传输:
L1 = getLoopTransfer (T)“日元”1);%交叉应该在。2L2 = getLoopTransfer (T)“日元”,1“日元”);%交叉应该在2bodemag (L1, L2,{1飞行,1 e2}),网格传奇(“内循环”,“外循环”)
另请参阅
slTuner(金宝app仿真软件控制设计)|systune (slTuner)(金宝app仿真软件控制设计)
