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この例では,制御システムデザイナーを使用して的金宝appSimulink控制设计™で2つのカスケードフィードバックループを调整する方法を示します。
この例では,加速度コンポーネント(AZ.
)が最大立ち上がり时间0.5秒の基准信号を追迹するように,机体モデルの2つのカスケードフィードバックループのコントローラーを设计します。この例のフィードバックループ构造では,内侧のフィードバックループとして本体比(问:
)を,外侧のフィードバックループとして加速度(AZ.
)を使用します。
机体モデルを开きます。
open_system('scdairframectrl')
2つのフィードバックコントローラーは次のとおりです。
scdairframectrl / Q控制
- 离散时间积分器およびゲインブロックが内侧のループを安定化させます。
open_system('scdairframeCtrl / q控制')
scdairframectrl / AZ控制
- 离散时间积分器,离散伝达关数,およびゲインブロックが外侧のループを安定化させます。
open_system('scdairframectrl / AZ控制')
カスケードフィードバックシステムの一般的な设计手顺では,最初に内侧のループを设计し,次に外侧のループを设计します。制御システムデザイナーでは,両方のループを同时に设计することが可能です。既定では,マルチループのフィードバックシステムを设计する际はループ间の结合の影响が考虑されます。しかし,2つのフィードバックループを同时に设计する场合,フィードバックループを分离する(つまり内侧のループを调整するときに外侧のループの影响を取り除く)ことが必要になります。この例では,外侧のループ(AZ.
)の影响を取り除いたうえで,内侧のフィードバックループ(问:
)を设计します。
制御システムデザイナーを使用してコントローラーを设计するには,以下を行わなければなりません。
调整调整するコントローラーブロックブロックを选択しし
表示する开ループ応答と闭ループ応答を作成します。
この例では,次を実行できます。
モデルの左下隅にあるサブシステムをダブルクリックして,事前に构成されている制御システムデザイナーセッションを起动します。
次の手顺に従って制御システムデザイナーを构成します。
制御システムデザイナーを开启にに,金宝appsimulinkモデルの[アプリ]ギャラリーで[制御システムデザイナー]をクリックします。
[アーキテクチャの编集]ダイアログボックスの[ブロック]タブで,[ブロックの追加]をクリックします。[调整ブロックを选択]ダイアログボックスで,次のブロックを选択して[好的]をクリックします。
scdairframectrl / Q控制/ Q增益
scdairframectrl / AZ控制/ AZ增益
scdairframectrl / AZ控制/ AZ DTF
[信号タブで,金宝appSimulink的モデルで定义されている解析ポイントが[位置]として自动的に追されます。
入力:scdairframectrl /步骤AZ
- 出力端子1
出力:scdairframectrl /机身型号
- 出力端子1
选択したブロックと信号をするには,[好的]をクリックします。
[データブラウザー]の[応答]セクションには以下の开ループ応答が含まれます。これらは制御システムデザイナーによって自动的に开ループ设计のフィードバックループ候补として认识されます。
scdairframectrl / AZ控制/ AZ DTF
の出力端子1
scdairframectrl / AZ控制/ AZ增益
の出力端子1
scdairframectrl / Q控制/ Q增益
の出力端子1
以下の各応答についてグラフィカルなボードエディターを开きます。制御システムデザイナーで[调整法],[ボードエディター]を选択します次。に,[编集する応答の选択]ドロップダウンリストから,対応する开ループ応答を选択し,[プロット]をクリックします。
scdairframectrl / AZ控制/ AZ DTF
の出力端子1の开ループ
scdairframectrl / Q控制/ Q增益
の出力端子1の开ループ
フィードバックシステムの闭ループ応答を表示するには,新规の入出力伝达关数の応答についてステッププロットを作成します。[新规プロット],[新规ステップ]を选択します。次に,[プロットする新规工序]ダイアログボックスで,[プロットする応答の选択]ドロップダウンリストから[新规の入出力伝达の応答]を选択します。
入力信号としてscdairframectrl /步骤的z / 1
を,出力信号としてscdairframectrl /机身型号/ 1
を追加します。
[プロット]をクリックします。
外侧のループのボードエディタープロット[LoopTransfer_scairframeCtrl_az_control_az_dtfのボードエディター]で,振幅応答を上方にドラッグしてフィードバックループのゲインを増加させます。内侧のループのボードエディタープロット[LoopTransfer_scdairframectrl_q_Control_q_Gainのボードエディター]も変化します。この変化の原因は,フィードバックループ间の结合です。より体系的な方法としては,まず内侧のフィードバックループを,外侧のループが开いている状态で设计します。
内侧のループの设计时に外侧のループの影响を取り除くには,内侧のループの开ループ応答にループ开始点を追加します。
[データブラウザー]の[応答]领域で,内侧のループ応答を右クリックして[选択を开く]を选択します。
[开ループ伝达关数]ダイアログボックスで,ループ开始点としてscdairframectrl / AZ控制/ AZ DTF / 1
を指定します。[好的]をクリックします。
外侧ののループのボードエディタープロット,振幅応答をドラッグしゲインループはされている,内侧内侧ループのているのではしませプロットははしませ。
これで,外侧のループの影响がない,内侧のループの设计を完了できます。また,内侧のループの影响を考虑しながら同时に,外侧のループを设计することもできます。
制御システムデザイナーには,制御システムを调整する方法がいくつか含まれています。
补偿器エディターを使用して,各补偿器のパラメーターを手动で调整する。详细については,补偿器エディターを使用したS金宝appimulink的ブロックの调整を参照してください。
开/闭ループボード线図,根轨迹またはニコルス线図の各エディタープロットを使用して,补偿器の极,零点,ゲインをグラフィカルに调整する。[调整法]をクリックし,[グラフィカルな调整]の下でエディターを选択します。
时间领域と周波数领域の両方の设计要件を使用して补偿器のパラメーターを最适化する(S金宝appimulink设计优化™ソフトウェアが必要)。[调整法]をクリックし,[最适化ベースの调整]を选択します。详细については,对单环控制器设计执行时间和频率要求(金宝appSimulink设计优化)を参照してください。
闭ループ时定数などのパラメーターに基づく自动调整を使用して,初期の补偿器パラメーターを计算する。[调整法]をクリックし,[PID调整]那[内部モデルコントロール(IMC)の调整]那[ループ整形](鲁棒控制工具箱™ソフトウェアが必要),[LQG合成]のいずれかを选択します。
以下の补偿器パラメーターは设计要件を満たしています。
scdairframectrl / Q控制/ Q增益
:
K_q = 2.7717622
scdairframectrl / AZ控制/ AZ增益
:
K_az = 0.00027507
scdairframectrl / AZ控制/ AZ DTF
:
分子= [100.109745 -99.109745]分母= [1 -0.88893]
闭ループシステムの応答は次に示すとおりです。
补偿器のパラメーターをS金宝appimulink的モデルに书き込むには,[ブロックの更新]をクリックします。その后,非线形モデルで设计をテストできます。
bdclose('scdairframectrl')