这个例子展示了如何使用Simulink®Control Design™调优两个级联反馈循环万博1manbetx控制系统设计。
本实施例中设计了两个级联的反馈回路控制器在机身模型,使得上的加速度分量(阿兹
)磁迹参考信号具有0.5秒的最大上升时间。本例中的反馈环路结构使用身体率(问
)作为一个内部反馈循环,而加速度(阿兹
)作为外部反馈环路。
打开机身模型。
open_system('scdairframectrl')
两个反馈控制器为:
scdairframectrl / q控制
-一个离散时间积分器和增益块稳定内环。
open_system('scdairframectrl / Q控制')
scdairframectrl / AZ控制
-一个离散时间积分器,一个离散传递函数,和一个增益块稳定的外环。
open_system(“scdairframectrl / az控制”)
级联反馈系统的典型设计步骤是先设计内环,再设计外环。在控制系统设计,可以同时设计两个回路;默认情况下,在设计多回路反馈系统时,要考虑回路之间的耦合效应。然而,当同时设计两个反馈回路时,需要对反馈回路进行解耦;也就是说,在调优内环时去掉外部环的影响。在本例中,您设计了内部反馈循环(问
),加上外环的作用(阿兹
)移除。
使用。设计一个控制器控制系统设计,你必须:
选择要调优的控制器块。
创建要查看的开环响应和闭环响应。
对于这个例子,你可以:
启动一个预配置控制系统设计通过双击模型左下角的子系统来进行会话。
配置控制系统设计使用以下过程。
打开控制系统设计在Simulink万博1manbetx模型中,应用程序画廊,点击控制系统设计。
在编辑结构对话框,在块选项卡上,单击添加模块。在“选择要调优的块”对话框中,选择以下块,然后单击好。
scdairframectrl / Q控制/ Q增益
scdairframectrl / az控制/阿兹获得
scdairframectrl / AZ控制/ AZ DTF
在信号标签,在Simulink模型中定义的分析点被自动添加作为万博1manbetx地点。
输入:scdairframectrl /步骤AZ
-输出端口1
输出:scdairframectrl /机身模型
-输出端口1
要使用选定的块和信号,请单击好。
在里面数据浏览器,反应部分包含以下开环反应,这控制系统设计自动识别为开环设计潜力反馈回路。
的输出端口1scdairframectrl / AZ控制/ AZ DTF
的输出端口1scdairframectrl / az控制/阿兹获得
的输出端口1scdairframectrl / Q控制/ Q增益
打开图形编辑博德以下每个响应。在控制系统设计中,选择调整方法>博德编辑器。然后,在选择响应来编辑下拉列表中,选择相应的开环反应,并点击情节。
在外埠1开环scdairframectrl / AZ控制/ AZ DTF
在外埠1开环scdairframectrl / Q控制/ Q增益
为了查看反馈系统的闭环响应,创建一个新的输入-输出传递函数响应的阶梯图。选择新情节>新步骤。然后,在新步骤绘制对话框,在绘制选择响应下拉列表中,选择新的输入输出转移响应。
添加scdairframectrl az / 1 /步骤
作为输入信号scdairframectrl /机身型号/ 1
作为输出信号。
点击情节。
在外环预示编辑器图中,博德编辑器LoopTransfer_scdairframectrl_az_Control_az_DTF,通过向上拖动幅度响应增加反馈回路的增益。内环路波特主编的情节,用于LoopTransfer_scdairframectrl_q_Control_q_Gain的Bode编辑器,也改变。这种变化是反馈回路之间的耦合的结果。更系统化的方法是首先设计了内部反馈回路,与外循环打开。
对设计内循环时除去外部循环的效果,添加一个环开口到内回路的开环响应。
在里面数据浏览器, 在里面反应区域,右键单击内部循环响应,并选择公开选拔。
在开环传递函数对话框中,指定scdairframectrl / AZ控制/ AZ DTF / 1
当循环开始时。点击好。
在外环波特主编的情节,增加通过拖动幅度响应的增益。由于环路分离,内环路波特编辑情节不会改变。
现在你可以在不受外环影响的情况下完成内环的设计,同时考虑内环的影响来设计外环。
控制系统设计包含几个方法调优控制系统:
使用补偿器编辑器手动调优每个补偿器的参数。有关更多信息,请参见使用补偿器万博1manbetx编辑器调优Simulink块(万博1manbetx仿真软件控制设计)。
图形调整补偿极点,零点,并且使用开/闭环博德,根轨迹,或者尼科尔斯编辑地块的收益。点击调整方法,并在下面选择一个编辑器图形调整。
使用时域和频域设计要求优化补偿器参数(需要Simulink设计优化™软件)。万博1manbetx点击调整方法,并选择基于优化的调优。有关更多信息,请参见执法时间和一个单回路控制器的设计频率要求(万博1manbetxSimulink设计优化)。
计算初始补偿器参数使用自动调整基于参数,如闭环时间常数。点击调整方法,并选择PID调优,内部模型控制(IMC)调整,环成形(需要鲁棒控制工具箱™软件),或LQG合成。
以下补偿器参数满足设计要求:
scdairframectrl / Q控制/ Q增益
:
K_q = 2.7717622
scdairframectrl / az控制/阿兹获得
:
K_az = 0.00027507
scdairframectrl / AZ控制/ AZ DTF
:
分子= [100.109745 -99.109745]分母= [1 -0.88893]
闭环系统响应如下图所示:
要将补偿器参数写回Simulink模型,请单击万博1manbetx更新模块。然后,您可以在非线性模型对设计进行测试。
bdclose ('scdairframectrl')