主要内容

被动控制水箱液位

在本例中,您将学习如何使用控制系统调谐器应用程序为在Simulink®中建模的非线性设备设计一个控制器。万博1manbetx您完成以下任务:

  • 配置模型和应用程序进行补偿器调优

  • 使用基于控制的设计调整一阶补偿器

  • 模拟闭环非线性响应。

万博1manbetx控制系统的Simulink模型

Suitertank_Comp_design模型如下图所示,模拟了用于调节水箱中的水位的反馈回路。控制器块包含要调整的一阶补偿器。

mdl ='cst_watertank_comp_design';open_system (mdl)

水箱子系统模拟水箱动力学。水以与施加到泵的电压V成比例的速率从顶部进入罐。水以罐基部的开口以与水高度H的平方根成比例的速度留下的速度。水流量中平方根的存在使植物非线性。

水流的非线性模型是

$$ a \ dot {x}〜=〜bu  -  a \ sqrt {x} $$

$$ y〜=〜x $$

在哪里

  • $ x = h $表示坦克中的水的高度

  • 你美元表示施加到泵的电压

  • $ a $表示罐的横截面积

  • $ a $$ B $常数是否与流入和流出水箱的流量有关

该系统具有存储功能的被动$ v(x)= \ frac {a} {2b} x ^ 2 $

$$ \ dot {v}(x) -  uy〜=〜 -  \ frac {a} {b} x \ sqrt {x}〜\ leq〜0 $$

基于控制的控制

通过定期定理,两个严格无源系统的负反馈互连H_1美元H_2美元总是稳定的。

由于水箱系统是被动的,因此要求控制器严格被动以保证闭环稳定性,即使工厂模型不准确。

使用控制系统调谐器的补偿器调谐

你可以使用控制系统调谐器应用程序调整控制器块。

第1步:打开控制系统调谐器应用程序。在Simuli万博1manbetxnk模型窗口中,在应用选项卡,应用画廊,点击控制系统调谐器

第2步:从中启动调谐块选择器选择块按钮在调整选项卡

步骤3:选择控制器块,然后单击“确定”。此块现在显示在调谐块列表中。

第4步:指定调整目标。在这里,有两个主要目标:

  1. 跟踪水位的步骤变化

  2. 使控制器被动

单击新目标下拉列表,并首先添加一个被动目标。

将此目标配置为仅应用于Controller块。这是通过设置输入信号为“Desired Water Level”,输出信号为控制器模块的输出,以及在控制器模块输出的环路打开来完成的。还规定输入和输出的最小无源性指数为0.01,以加强严格的无源性。

接下来,添加一个参考跟踪的目标的新目标下拉列表。为1秒响应时间配置此目标。

最后,点击管理目标按钮调整标签并将被动目标标记为硬调整约束。

第5步:您已准备好调整控制器块。单击调谐按钮。您可以通过选择并排查看调整结果左/右看法选项卡。

您可以通过生成再现此调整过程的MATLAB脚本来进一步分析这些结果。

闭环仿真

可以查看调整后的控制器的Bode图。点击新的剧情按钮控制系统选项卡。选择新的BODE从下拉列表中。

控制器响应可以如下规定。

点击阴谋按钮。波德图如下图所示。

您还可以使用调谐控制器模拟闭环非线性响应。首先,单击更新控制器块更新块控制系统选项卡。

在Simuli万博1manbetxnk模型中,双击Scope块以打开Scope窗口,然后模拟模型。

调谐控制系统的非线性响应显示在范围窗口中。该仿真显示跟踪性能令人满意。

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