システムモデル

この例では特区モーターの位置制御システムを開発します。単一ループ角速度コントローラーはボード線図設計で設計します。角度位置コントローラーを設計するには,積分器を含む外側のループを追加します。

输出の例:直流モーターで説明されているように,状態空間プラントモデルを定義します。

%定义电机参数R = 2.0 L = 0.5 Km = 0.015 Kb = 0.015 Kf = 0.2 J = 0.02%创建状态空间模型A = [-R/L -Kb/L;Km/J -Kf/J = [1/L;0);C = [0 1];D = [0];sys_dc = ss (A, B, C, D);

設計の目的

設計の目的は,最大帯域幅で内側のループの位相余裕を少なくとも65度に保ちながら,閉ループステップ応答の整定時間を最短にすることです。

システムの制御アーキテクチャへの適合

制御システムデザイナーには選択可能な制御アーキテクチャが6つあります。これらのアーキテクチャの詳細については,フィードバック制御アーキテクチャを参照してください。

この例では,内側と外側に制御ループがある構成4を使用します。

現在,制御システムの構造は構成4と一致していません。しかし,ブロック線図の代数処理を使用すると,以下の追加によってシステムモデルを変更できます。

MATLAB^®コマンドラインで,積分器をモータープラントモデルに追加します。

工厂= sys_dc *特遣部队(1,(1,0));

フィードバック微分器を含む内側のループの補償器の初期モデルを作成します。

Cdiff =特遣部队(“年代”)；

制御アーキテクチャの定義

制御システムデザイナーを開きます。

controlSystemDesigner

制御システムデザイナーの(控制系统)タブで[アーキテクチャの編集)をクリックします。

[アーキテクチャの編集]ダイアログボックスの(制御アーキテクチャの選択]で4番目のアーキテクチャをクリックします。

MATLABワークスペースからプラントモデルとコントローラーモデルをインポートします。

[ブロック]タブで,次を行います。

(好的)をクリックします。

アプリにより制御アーキテクチャが更新され,モータープラントと内側のループのコントローラーの指定されたモデルがインポートされます。

制御システムデザイナーで,以下のプロットが開きます。

この例では,[LoopTransfer_C1のボードエディター]と[LoopTransfer_C2の根軌跡エディター]のプロットを閉じます。

最初に内側のループを調整するため,内側のループのボードエディターのプロットだけを表示するようにプロットを設定します。[表示]タブで[単一表示]をクリックし,[LoopTransfer_C2のボードエディター]をクリックします。

内側のループの分離

制御システムアーキテクチャの残りから内側のループを分離するには,内側のループの開ループ応答にループ開始点を追加します。[データブラウザー]でLoopTransfer_C2を右クリックし,[選択を開く]を選択します。

外側のループ補償器(C1)の出力にループ開始点を追加するには,[開ループ伝達関数]ダイアログボックスで[ループ開始点の位置をリストに追加)をクリックします。そして,(uC1)を選択します。

(好的)をクリックします。

アプリにより,選択した位置にループ開始点が追加されます。この開始点により,内側のループの開ループ伝達関数に対する外側の制御ループの影響が取り除かれます。

[ボードエディター]応答プロットが更新され,新しい開ループ伝達関数が反映されます。

内側のループの調整

内側のループの帯域幅を増やすには,補償器C2のゲインを増加させます。

[ボードエディター]プロットで,位相余裕が65度になるまでゲイン応答を上方向にドラッグします。これは,補償器のゲイン107に相当します。ゲインをさらに増加させると,位相余裕は65度より小さくなります。

また,補償器エディターを使用してゲイン値を調整することもできます。詳細については,補償器のダイナミクスの編集を参照してください。

外側のループの調整

内側のループを調整したので,外側のループを調整して閉ループ整定時間を短縮できます。

制御システムデザイナーの[表示]タブで[左/右]を選択します。[LoopTransfer_C1の根軌跡エディター]と[IOTransfer_r2y步骤):のプロットを同時に表示するようにプロットを調整します。

現在の整定時間を表示するには,ステップ応答プロットを右クリックし,[特性]、[整定時間]を選択します。

現在の閉ループ整定時間は,500秒を超えています。

(根軌跡エディター]で,補償器C1のゲインを増加させます。ゲインが増加すると,複素共役極ペアは遅い時定数に向かい,実極は速い時定数に向かいます。600のゲインで,立ち上がり時間と整定時間のバランスが取れます。

0.8秒未満の閉ループ整定時間と65度の内側のループの位相余裕の設計は,設計要件を満たします。