制御システム調整器を使用したリニア電動アクチュエータの制御

この例では次を使用します:

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リニア電動アクチュエータモデル

リニア電動アクチュエータの仿金宝app真软件モデルを開きます。

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电气およびSimscape多体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:電流コントローラーと速度コントローラー。

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。両方のコントローラーの出力は+ / - 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

最初に，[アプリ]タブ，[アプリ]タブ，[アプリ]タブにます。

図3:制御システム調整器を開く。

これで,制御システム調整器が開きます。

図4:制御システム調整器。

t = 0.5でモデルを線形化し,t = 0での一部の導関数の不連続性を回避します。(线性化…]でで作品点を设定ます。

図5:線形化のための操作点の設定。

线形化スナップショット空间をT= 0.5で设定ます。

図6:線形化スナップショット時間の設定。

制御システムの調整ブロックを設定するために,(优化)タブから[选择块]を開きます。

図7:制御システム調整器の[調整]タブ。

これは,(添加块)が可能な調整ブロックのエディターです。

図8:調整ブロックのエディター。

左側のツリーを使用して,調整ブロック电流PIDと速度PIDを設定します。

図9:調整ブロック电流PIDの選択。

図10:調整ブロック速度PIDの選択。

選択した調整ブロック电流PIDおよび速度PIDが，调整ブロックのエディターに表示さます。

図11:選択された調整ブロックで更新されたエディター。

これらは,制御システム調整器の左側にあるデータブラウザーの(调谐块)セクションにも表示されます。

図12:制御システム調整器で更新された調整ブロック。

次に特区モーターが0.1秒で2000 rpmの速度要求に従うという追従目標を指定します。(新目标)でさまざまなタイプのの目标をし，(参考跟踪)を選択します。

図13:制御システム調整器で選択できる目標。

追従目標にTRという名前を付け,基準入力rct_linact (rpm) / 1 /速度的需求から設定値追従出力rct_linact /霍尔效应传感器/ 1 (rpm)へへの追従目标をを时间0.1秒で指定します。

図14：制御制御调整器の[设定値追従]ダイアログ

指定した追従目標のプロットが制御システム調整器に表示され,左側にあるデータブラウザーの(调优目标)セクションが更新されます。

図15:制御システム調整器の追従調整目標。

次に,制御システム調整器で[调]ボタンをクリックして比例ゲインおよび積分ゲインを調整できます。追従目標のプロットが更新されます。

図16:制御システム調整器で調整ブロックによって更新された追従目標プロット。

調整ブロックは調整後のゲイン値で更新されます。この設計を検証するには,[控制系统]タブの[新情节]から，速度速度要求から速度への闭ループ応答をプロットしし

図17:制御システム調整器の新規プロット。

速度要求からステッププロットダイアログで指定した速度への閉ループ応答を指定します。

図18:制御システム調整器のステッププロットダイアログ。

制御システム調整器での応答のステッププロットを確認します。

図19:制御システム調整器のステッププロット。

応答は線形の領域で良好に見えるため,最初に[店铺]をクリックして現在の設計を保存し,(更新块)をクリックして調整したゲイン値を仿金宝app真软件にプッシュし,さらに非線形モデルで設計を検証します。

図20:制御システム調整器に保存された調整ブロックの値。

非線形シミュレーションの結果が図21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,誤差は内側のループの飽和までたどることができます(図22を参照)。

図21:調整コントローラーの非線形シミュレーション。

図22:電流コントローラーの出力(+ / - 5に制限される)。

饱和の回避

ここここは，外侧（速度）ループの目的のの时间のみのみ指定しまし。これこれ，systuneは内側のループと外側のループ間で制御操作を自由に割り当てることができます。内側のループの飽和は,比例ゲイ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Pコントローラーおよびπコントローラーの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,速度指令からコントローラー出力へのゲインを0.001より小さい値で維持します。これを行うには2つのゲイン要件を追加し,3つのすべて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。

速度要求から制御信号へのゲインを制限し,[調整]タブで2つの新規目標を指定して飽和を回避します。制御信号は以前に定義されていないため,金宝app仿真软件モデルから制御信号を選択する必要があります。