线性电动执行机构的控制利用控制系统调谐器
这个例子展示了如何使用控制系统调谐器应用程序调优的电流和速度循环线性电动执行机构饱和限制。
线性电动执行机构模型
打开模型®模型的线万博1manbetx性电动执行机构:
open_system (“rct_linact”)
电气和机械组件使用仿真软件建模和Simscape电气。万博1manbetx控制系统由两级联反馈回路控制直流电机的驱动电流和角速度。
图1:电流和速度控制器。
注意,内循环(当前)控制器是一个比例增益而和外(速度)控制器比例和积分的行为。两个控制器的输出是有限的+ / - 5。
设计规范
我们需要调整比例和积分收益回复2000 rpm速度与最小过度需求约0.1秒。在模型中初始增益设置是P = 50和π(s) = 0.2 + 0.1 / s和相应的响应如图2所示。这种反应太慢、太敏感负载扰动。
图2:不调谐的反应。
控制系统优化
您可以使用控制系统调谐器,共同优化这两个反馈回路。首先,打开控制系统调谐器的应用程序选项卡。
图3:开放控制系统调谐器。
这将打开控制系统调谐器。
图4:控制系统调谐器。
你在t = 0.5线性化模型避免不连续在某些衍生品在t = 0。你可以设置操作点线性化在…。
图5:设置操作点线性化。
线性化快照时间t = 0.5。
图6:设置线性化快照时间。
为了设置调整块的控制系统,开放选择模块从调优选项卡。
图7:调优控制系统调谐器的选项卡。
这显示了调整块,您可以在编辑器中添加模块。
图8:编辑调整块。
设置调谐块电流PID和速度PID通过左边的树导航。
图9:选择调整块电流PID。
图10:选择调整块速度PID。
选择调整块电流PID和速度PID显示在编辑器中调整块。
图11:编辑器更新选择调整块。
他们也出现在调整块部分的数据浏览器左侧的控制系统调谐器。
图12:更新调谐块控制系统调谐器。
接下来指定跟踪目标,直流电机应遵循在0.1秒内每分钟2000转的速度需求。看到不同类型的目标新目标并选择参考跟踪。
图13:可用目标选择控制系统调谐器。
名字作为跟踪目标TR指定跟踪参考输入的目标rct_linact (rpm) / 1 /速度的需求reference-tracking输出rct_linact /霍尔效应传感器/ 1 (rpm)响应时间为0.1秒。
图14:参考跟踪控制系统调谐器对话框。
指定的情节出现在控制系统调谐器和跟踪目标调优目标浏览器左边部分的数据更新。
图15:跟踪调优目标控制系统调谐器。
现在您可以调整比例和积分收益从点击控制系统调谐器调优按钮。情节跟踪目标是更新
图16:更新跟踪目标的阴谋与调谐块控制系统调谐器。
调谐街区更新与调整增益值。验证此设计、情节的闭环响应速度要求速度新的剧情的控制系统选项卡。
图17:控制系统调谐器的新阴谋。
指定的闭环响应速度要求速度的步骤图对话框。
图18:步骤图对话框控制系统调谐器。
你看到这一步反应控制系统的调谐器。
图19:步骤图在控制系统调谐器。
线性域的反应看起来不错所以首先存储当前设计通过点击商店,推动调整增益值仿真软件通过点击万博1manbetx更新模块并进一步验证设计的非线性模型。
图20:调整块的值存储在控制系统调谐器。
非线性仿真结果出现在图21。非线性行为远比线性近似,这种差异可以追溯到饱和度的内循环(见图22)。
图21:非线性调整控制器的仿真。
图22:电流控制器输出(限于+ / - 5)。
防止饱和度
到目前为止,我们只有指定所需的响应时间(速度)循环。这使得systune自由分配内部和外部之间的控制工作循环。饱和度的内循环的显示比例增益太高,一些调整是必要的。一个可能的补救措施是明确限制获得速度命令的输出P和PI控制器。速度参考值的2000 rpm和饱和限制+ / - 5,平均增益不应超过5/2000 = 0.0025。保守的,我们可以尽量保持获得速度参考控制器输出低于0.001。为此,添加两个增益需求和重新调整控制器增益与所有三个需求。
限制获得速度控制信号,以避免饱和需求通过指定两个新的目标优化选项卡。您需要选择控制信号从仿真软件模型,因为它们不是前面定义。万博1manbetx
图23:获得目标对话框从速度需求速度PID的控制信号。
图24:获得目标对话框从速度需求当前PID的控制信号。
新获得的目标出现在调优目标部分控制系统调谐器。
图25:两个获得目标添加到控制系统调谐器。
重新调整这些额外的需求。优化报告访问工具的右下角显示了最糟糕的获得1.39表明需求几乎但不是遇到(所有的需求得到满足时,最终获得小于1)。
图26:优化报告后重调。
下一个比较两个设计线性域通过点击比较在控制系统选项卡。
图27:比较两个设计。
第二个设计是不那么咄咄逼人,但仍然满足响应时间的要求。
图28:一步反应的两个设计。
最后,推动新调增益值仿真软件模型万博1manbetx更新模块需求和模拟对2000 rpm的响应速度和500 N负荷扰动。仿真结果显示在图29和电流控制器输出图30所示。
图29:非线性响应的调优增益约束。
图30:电流控制器输出。
非线性反应现在满意和当前循环不再是饱和。不得不额外增加约束systunere-distribute控制努力之间的内部和外部循环,避免饱和。
