主要内容

满足时域和频域要求的设计优化(GUI)

此示例演示如何使用响应优化器

该示例需要Simulink®控制设计™ 软金宝app件

飞机纵向飞行控制模型

打开Simulin金宝appk模型。

系统=“SDO飞机”; 开放式系统(sys);

飞机模型基于Simulink金宝appslexAircraftExample模型。该模型包括:

  • 飞机动力学模型的子系统(飞机动力学模型),阵风(德莱顿风阵风模型),以及飞行员重力(引航员重力计算).

  • 在模拟开始后1秒,飞机操纵杆发生阶跃变化,导致飞机向上俯仰。

控制器设计问题

调整控制器增益以满足以下时域和频域设计要求:

  • 迎角阿尔法对操纵杆阶跃变化的响应上升时间小于1秒,超调量小于1%,并在不到5秒内稳定到稳态的1%以内

  • 俯仰速率控制回路在1rad/s以下具有良好的跟踪能力,在100rad/s以上具有20db的噪声抑制能力

  • 操纵杆对飞行员重力的闭环响应低于0 dB,高于5 rad/s。

这些要求降低了飞行员在操纵杆改变时所经历的高频重力,同时仍保持飞行性能。

该模型包括以下模块(来自Simulink®Design Optimization™ 和Sim金宝appulink控制设计模型验证库):

  • 阿尔法反应指定alpha阶跃响应要求。

  • 俯仰速率环路指定俯仰速率性能要求。

线性化输入/输出已在中选择线性化选项卡。螺距率环路从控制器的输入(控制器错误信号)开始,结束于螺距率传感器的输出。攻角环路是打开信号,因此块只计算螺距率环路响应。线性系统在模拟时间为0。

这个界限TAB规定了以下螺距率环路形状要求:

  • 在0.01 rad/s至0.1 rad/s范围内大于20 dB

  • 在0.1 rad/s至1 rad/s范围内大于0 dB

  • 在100 rad/s到1000 rad/s范围内小于-20 dB

  • 导频G响应指定重力要求。

线性化输入/输出已在中选择线性化选项卡。线性系统在模拟时间为0。

这个界限选项卡指定了在5 rad/s 100 rad/s范围内小于0 dB的重力要求。

打开响应优化器

打开响应优化器以交互方式配置和运行设计优化问题。单击响应优化在的“块参数”对话框中阿尔法反应,俯仰速率环路导频G响应块或者,输入sdotool(“sdoAircraft”). 要同时显示多个需求图,请使用看法在应用程序中的标签。

应用程序检测模型验证块中指定的需求,并自动将其作为需要满足的需求包含在内。

指定设计变量

指定以下模型参数作为优化的设计变量:

  • 控制器增益KiKf

  • 俯仰率传感器增益Kq

  • 阿尔法传感器增益

设计变量设置下拉列表中,选择.打开一个选择模型参数的对话框。

选择Ki,Kf,Kq。单击<<将所选参数添加到设计变量集中。

指定最小和最大增益值KiKf值必须保持为负Kq我们必须保持积极的态度。

进来输入值之后。

点击好吧. 新变量设计师出现在响应优化器浏览器

评估初步设计

点击图模型反应模拟模型并检查初始设计满足设计要求的程度。

图表明,目前的设计不满足飞行员的重力要求和alpha阶跃响应超调要求被违反。

优化设计

创建一个绘图,以显示优化过程中控制器变量的修改方式。在要绘图的数据下拉列表中,选择设计师,其中包含优化设计变量Ki,Kf,Kq. 在添加图下拉列表中,选择迭代图

点击优化

若要加载预配置文件并运行优化,请单击打开响应优化选项卡,然后选择SDOAirraft_sdosession.mat.或者通过键入:

>>装载飞机

> > sdotool (SDOSessionData)

“优化进度”窗口在每次迭代时更新,并显示优化在5次迭代后收敛。

这个阿尔法反应导频G响应图表明,设计要求得到满足。这个设计师图中显示控制器增益收敛到新值。

要查看优化设计变量值,请单击设计师响应优化器浏览器设计变量的优化值在Simulink模型中自动更新。金宝app

%关闭模型bdclose(“SDO飞机”)