リニア電動アクチュエ，タモデル

リニア電動アクチュエ，タのS金宝appimulinkモデルを開きます。

open_system (“rct_linact”）

電気系コンポーネントと機械系コンポーネントはSimscape电气を使用してモデル化されています。制御システムは特区モーターの駆動電流と角速度を制御する2つのカスケードフィードバックループで構成されています。

図1:電流コントロラと速度コントロラ。

内側のループ(電流)コントローラーは比例ゲインですが,外側のループ(速度)コントローラーには比例および積分動作があることに注意してください。両方のコントロラの出力は+/- 5に制限されます。

設計仕様

オーバーシュートを最小限に抑えた状態で,2000 rpm速度要求に約0.1秒で応じるためには,比例ゲインおよび積分ゲインを調整する必要があります。モデルの初期ゲイン設定はP = 50およびπ(s) = 0.2 + 0.1 / sで,対応する応答は図2に示されています。この応答は非常に低速で，負荷外乱に対して影響を受けすぎています。

図2:調整されていない応答。

制御システムの調整

systuneを使用して両方のフィ，ドバックル，プを一緒に調整できます。設計を準備するには，調整ブロックのリストを使用してslTuner@ @ @ @ @ @ @ @ @ @ @ @ @ @ @ @ @ @ @ @ @ @ @すべてのブロックと信号はモデル内のそれらの名前で指定されます。モデルはt=0.5で線形化され，t=0での一部の導関数の不連続性を回避します。

TunedBlocks = {“电流PID”，“速度PID”};tLinearize = 0.5;%线性化在t=0.5创建调优接口ST0 = slTuner(“rct_linact”、TunedBlocks tLinearize);addPoint (ST0, {“电流PID”，“速度PID”})

デ，タ構造体ST0には，制御システムとその調整可能な要素の説明が含まれます。次に，DCモタが0.1秒で2000 rpmの速度要求に従うことを指定します。

TR = TuningGoal。跟踪(“速度需求(rpm)”，“转”, 0.1);

これで，looptuneで比例ゲ▪▪ンおよび積分ゲ▪▪ンを調整できます。

ST1 =收缩期(ST0,TR);

最终:软= 1.03，硬= -Inf，迭代= 124

これにより，調整後のゲ相约が返されます。この設計を検証するには，次のように速度要求から速度への閉ル，プ応答をプロットします。

T1 = getIOTransfer(ST1，“速度需求(rpm)”, {“转”，“我”});图步骤(T1, 0.5)

応答は線形領域で良好に見えるため,調整されたゲイン値を仿金宝app真软件にプッシュし,非線形モデルで設計をさらに検証します。

writeBlockValue(死神)

非線形シミュレションの結果が図3に表示されています。非線形の動作は線形近似よりも大幅に悪くなります。図4は，内側の(電流)ル，プにおける飽和と発振を示しています。

図3:調整コントロ，ラ，の非線形シミュレ，ション。

図4:電流コントロ，ラ，の出力。

飽和の回避

ここまでは，外側(速度)ル，プの目的の応答時間のみを指定しました。これにより，systuneは内側のル，プと外側のル，プ間で制御操作を自由に割り当てることができます。内側のルプの飽和は，比例ゲンが高すぎることおよび再分配が必要であることを示します。可能な修復方法の1つは,スピードコマンドから”現在のPID”出力へのゲインを明示的に制限することです。速度指令が2000 rpmで飽和制限が+ / - 5の場合,平均のゲインは5/2000 = 0.0025を超えません。標準的にするには,速度指令から”現在のPID”へのゲインを0.001未満で維持するようにします。これを行うには,ゲインの制約を追加し,両方の要件に対応するようコントローラーのゲインを再調整します。

将“当前PID”输出标记为兴趣点addPoint (ST0“电流PID”）%限制增益从速度需求到“当前PID”输出，以避免饱和MG =调谐目标。获得(“速度需求(rpm)”，“电流PID”, 0.001);%回报与这个额外的目标ST2 = systune(ST0，[TR,MG]);

最终:软= 1.39，硬= -Inf，迭代= 52

最終的なゲイン1.39は要件がほぼ満たされているが完全には満たされていないことを示します(すべての要件は,最終的なゲインが1未満の場合に満たされます)。viewGoalを使用して，各目標に対して調整コントロ，ラ，がどのようにふるまうかを検査します。

图(“位置”[100100560550]) viewGoal (TR, MG, ST2)

次に，線形領域で2の設計を比較します。

T2 = getIOTransfer(ST2，“速度需求(rpm)”, {“转”，“我”});图步骤(T1,“b”, T2,“g——”传说,0.4)(“初始调优”，“增益约束下的调谐”）

2番目の設計はアグレッシブさが低くなりますが，応答時間の要件は満たしています。調整されたPIDゲインの比較では,電流ループにおける比例ゲインが18から約2に減少したことを示しています。

showTunable(死神)初始调整百分比

Block 1: rct_linact/Current Controller/Current PID = Kp = 18.4名称:Current_PID P-only Controller。----------------------------------- Block 2: rct_linact/Speed Controller/Speed PID = 1 Kp + Ki *——s with Kp = 0.402, Ki = 0.677名称:Speed_PID并行形式的连续时间PI控制器。

showTunable (ST2)%重调

Block 1: rct_linact/Current Controller/Current PID = Kp = 2.19名称:Current_PID P-only Controller。----------------------------------- Block 2: rct_linact/Speed Controller/Speed PID = 1 Kp + Ki *——s with Kp = 0.482, Ki = 4.96名称:Speed_PID并行形式的连续时间PI控制器。

この新しい設計を検証するには,新規の調整ゲイン値を仿金宝app真软件モデルにプッシュし,2000 rpmの速度要求と500 Nの負荷外乱への応答をシミュレートします。シミュレション結果を図5に示し，電流コントロラの出力を図6に示します。

writeBlockValue (ST2)

図5:表示ゲ。

図6:電流コントロ，ラ，の出力。

非線形応答は満たされて，電流ル，プは飽和しなくなります。追加されたゲインの制約によって,内側のループと外側のループ間の制御操作が適切に再平衡化されています。