主要内容

水箱液位被动控制

在本例中,您将学习如何使用控制系统调谐器应用程序为Simulink中建模的非线性对象设计控制器。金宝app你需要完成以下任务:

  • 为补偿器调整配置模型和应用程序

  • 使用无源设计调整一阶补偿器

  • 仿真闭环非线性响应。

金宝app控制系统的Simulink模型

水箱comp_design模型,如下图所示,为调节水箱中的水位建立了一个反馈回路。控制器块包含要调谐的一阶补偿器。

mdl =“cst_watertank_comp_design”;open_system (mdl)

水箱子系统是水箱动力学的模型。水从水箱顶部以与施加到泵上的电压V成正比的速率进入水箱。水通过水箱底部的开口流出,其速度与水箱中水高度H的平方根成正比。水流量中平方根的存在使植物呈非线性。

水流的非线性模型为

$ $ \点{x} ~ = ~ bu - \ sqrt {x} $ $

x $ $ $ $ y ~ = ~

在哪里

  • $ x = H美元表示水箱中水的高度

  • 你美元表示施加到泵上的电压

  • 一个美元为水箱的横截面积

  • 一个美元b美元常数与流入和流出储罐的流量有关吗

该系统是被动的,具有存储功能V (x) =美元\压裂{一}{2 b} x ^ 2美元

$ $ {V} \点(x) - uy ~ = ~ \压裂{一}{b} x \ sqrt {x} $ $ ~ \ leq ~ 0

Passivity-Based控制

利用无源性定理,得到两个严格无源系统的负反馈互连H_1美元H_2美元总是稳定的。

由于水箱系统是无源的,因此要求控制器严格无源以保证闭环稳定是有意义的,即使当电站模型是不准确的。

补偿器调谐使用控制系统调谐器

你可以使用控制系统调谐器app来调优Controller块。

步骤1:打开控制系统调谐器在Simulink模型窗金宝app口中,单击应用程序选项卡,应用程序画廊,点击控制系统调谐器

步骤2:从选择模块按钮调优选项卡

步骤3:选择“Controller”块,单击“OK”。这个方块现在出现在调谐方块列表中。

步骤4:指定调优目标。这里有两个主要目标:

  1. 跟踪水位阶梯变化

  2. 使控制器无源

单击新目标下拉列表,先添加一个被动的目标。

将此目标配置为仅应用于Controller块。这是通过设置输入信号为“期望的水位”,输出信号为控制器块的输出,并在控制器块的输出回路开放。在输入和输出处也指定0.01的最小无源性指数,以强制执行严格的无源性。

接下来,添加一个参考跟踪的目标的新目标下拉列表。将此目标配置为1秒响应时间。

最后,单击管理的目标按钮的调优选项卡并将被动目标标记为硬调优约束。

步骤5:准备调优Controller块。单击Tune按钮。您可以通过选择来并排查看调优结果左/右视图选项卡。

您可以通过生成一个重现此调优过程的MATLAB脚本来进一步分析这些结果。

闭环仿真

您可以查看调优控制器的伯德图。点击新的剧情按钮的控制系统选项卡。选择新波德从下拉列表中。

控制器响应可以按如下方式指定。

点击情节按钮。伯德图如下图所示。

你也可以用调谐的控制器模拟闭环非线性响应。首先,通过单击更新Controller块更新模块控制系统选项卡。

在Simuli金宝appnk模型中,双击Scope块以打开Scope窗口,然后模拟模型。

调谐控制系统的非线性响应出现在Scope窗口中。仿真结果表明,该系统具有良好的跟踪性能。

另请参阅

相关的话题