了解控制系统,第4部分:模拟仿真软件的抗干扰性金宝app
从系列:了解控制系统
Melda Ulusoy, MathWorks
这个演示使用汽车来展示如何模拟开放和闭环系统的仿真软件金宝app®。首先,你将学习如何模型和优化开环系统。演示的目的是保持汽车的速度。然后,您将探索的行为存在扰动的开环系统。为了说明干扰排斥,视频显示了如何建模和模拟了一个反馈控制系统。您将了解如何反馈控制补偿扰动。你会调查等信号错误(在本例中,错误的区别是所需的测量和输出),启动信号(在这里,驱动信号是踏板的位置)和系统的输出(在这个例子中,输出速度)。
记录:2016年11月29日
你好!在这个视频中,我将模拟汽车保持一定的速度。好吧,不是这样的。我要用仿真软件,这是一个框图环境让金宝app我们模型的物理系统,然后模拟它。
在这里,你看到一个从之前的视频截图,我们使用汽车的例子。我们要控制我们的汽车的速度,保持稳定在20米/秒。首先,我想看看开环系统响应。我将从模拟这部分由执行机构和工厂。为了模型仿真软件系统,从模型库浏览器使用块。金宝app有不同的附加组件。在这里,我将使用一个自定义库,我以前创建的,这个库导入到浏览器。在自定义库,我预配置块。如果你想看看这些子系统内部,这个演示模型是网上。通过点击下面的链接下载这个视频。
利用这个库的街区,我创建了开环系统。我将从一个输入π/ 18弧度。这对应于10⁰。看到我当我按下油门踏板的速度变化10⁰,点击播放按钮和模拟该系统。这是我输入的10⁰或者π/ 18弧度。和收敛速度,如果我在这里放大,大约6.6米/秒,但我的目标是去20米/秒,这意味着我需要进一步压在油门踏板上。10⁰的输入,得到6.6 m / s。我知道这是一个线性系统;因此,为了达到目前的三倍速度为6.6米/秒,我需要输入的三倍。我从10增加角⁰30⁰或者π/ 6弧度和re-simulate我的模型。 This is my input of 30⁰. As expected, my speed converges to the desired speed. Now I have tuned this open-loop system to make the car go 20 m/s, which is what we wanted.
直到现在,我一直在假设汽车行驶在平坦的道路。但是如果汽车爬一座山呢?它仍然能够保持正确的速度?要回答这个问题,我将模拟汽车上坡。攀登山的时候,有一个额外的干扰力汽车。地址,我将添加此干扰模型。我预配置这个扰动块这样的干扰行为200秒。所以,扰动的影响在μ模拟我扩展模拟时间400秒。如果我现在模拟系统,我看到在上坡的速度明显下降。这意味着开环系统失败如果有扰动作用于系统。
你明白我的意思了吗?不去任何地方,因为我们来到了最激动人心的部分,我们将关闭循环然后魔术将会发生。仿真表明,开环失败的出乎意料的干扰。
然而,我们都准备好了,因为我们已经知道从之前的视频,此问题的解决方案是使用反馈控制。所以,接下来我要做什么。我将关闭循环使用的预配置块定义库和模拟闭环系统。通过测量噪声进入系统。对现实的模拟结果,我一定要添加噪声模型。我所需的输出设置为20 m / s,因为这是我们想要保持速度。反馈控制系统一旦准备好,我点击播放按钮来模拟。与开环控制,我们看到,反馈控制扰动的补偿。了解它如何处理干扰,让我们看一下错误和踏板位置信号。开环控制的原因不能弥补干扰是它只提供一个静态的致动器的输入。 But in the presence of a disturbance, like if we’re going uphill, we need to press down further on the gas pedal. This means we need to change the input to the actuator dynamically instead of keeping it constant. And this is exactly what feedback control does. The controller sees that the error is growing when there’s disturbance. And it increases the signal to the actuator, which in turn increases the engine force and the speed of the car. And in this way, the error is pulled back to zero.
我希望你学到更多关于如何在仿真软件模拟控制系统。金宝app下一节,使用仿真软件我们会模拟对系统变化的鲁棒性。金宝app
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