线性电动执行器模型

打开线性电动执行器万博1manbetx的Simulink模型：

Open_System（'rct_linact'）

电气和机械组件采用Simscape Electrical和Simscape Multibody建模。控制系统由两个级联反馈回路组成，控制DC电动机的驱动电流和角速度。

图1：电流和速度控制器。

注意，内环（电流）控制器是比例增益，而外环（速度）控制器具有比例和积分动作。两个控制器的输出限于加/减5。

设计指标

我们需要调整比例和积分的增益，以在大约0.1秒内响应2000 rpm的速度需求，最小过冲。模型中的初始增益设置为P = 50，PI（s）= 0.2 + 0.1 / s，并且相应的响应如图2所示。该响应过于慢且太敏感，无法负载干扰。

图2：无核响应。

控制系统调整

您可以使用Systune.共同调整两种反馈循环。要设置设计，请创建一个实例SLTUNER.接口与调谐块列表。所有块和信号都由其在模型中的名称指定。该模型在T = 0.5时线性化，以避免在T = 0的某些衍生品中的不连续性。

TunedBlocks = {'当前PID'那'速度pid'};tlinearize = 0.5;％线性化在t = 0.5％创建调整界面st0 = sltuner（'rct_linact'，tunedblocks，tlinearize）;addpoint（st0，{'当前PID'那'速度pid'}）

数据结构ST0.包含对控制系统及其可调谐元件的描述。接下来指定DC电机应在0.1秒内遵循2000 rpm速度需求：

tr = tuninggoal.tracking（'速度需求（rpm）'那'rpm'，0.1）;

您现在可以调整比例和积分的收益loopune.：

ST1 = SYSTUNE（ST0，TR）;

Final：Soft = 1.04，硬= -Inf，迭代= 40

这返回更新的描述ST1.包含调谐增益值。要验证此设计，请将闭环响应从速度需求绘制到速度：

t1 = getiotransfer（st1，'速度需求（rpm）'，{'rpm'那'一世'}）;图一步（t1,0.5）

响应在线域中看起来很好，因此将调谐增益值推动到Simulink并进一步验证非线性模型中的设计。万博1manbetx

WriteBlockValue（ST1）

非线性模拟结果出现在图3中。非线性行为远远低于线性近似。图4显示了内（电流）循环中的饱和度和振荡。

图3：调谐控制器的非线性仿真。

图4：电流控制器输出。

防止饱和

到目前为止，我们只指定了外部（速度）循环的所需响应时间。这片叶子Systune.自由分配内部和外环之间的控制工作。内循环中的饱和表示，比例增益太高，需要一些重新平衡。一种可能的补救措施是将增益从速度命令显式限制到“当前PID”输出。对于2000 rpm和加上/减5的饱和限制的速度参考，平均收益不应超过5/2000 = 0.0025。要保守，请尝试将增益从速度引用保持在0.001以下的“当前PID”。为此，请添加增益约束，并通过两个要求调整控制器增益。

％标记为兴趣点的“当前PID”输出addpoint（st0，'当前PID'）从速度需求到“当前PID”输出的％限制增益，以避免饱和度mg = tuninggoal.gain（'速度需求（rpm）'那'当前PID'，0.001）;％重新调整此额外目标ST2 = SYTUNE（ST0，[TR，MG]）;

Final：Soft = 1.39，硬= -Inf，迭代= 52

最终增益1.39表明要求几乎但不完全满足（当最终增益小于1时满足所有要求）。用viewgoal.检查调谐控制器如何反对每个目标。

数字（'位置'，[100,100,560,550]）ViewGoOL（[Tr，Mg]，ST2）

Next比较线性域中的两个设计。

t2 = getiotransfer（st2，'速度需求（rpm）'，{'rpm'那'一世'}）;图一步（t1，'B'，t2，'G - '，0.4）传奇（'初步调整'那“与增益约束调整”）

第二种设计不太积极，但仍然符合响应时间要求。调谐PID增益的比较表明，电流回路中的比例增益从18降至约2。

展示（ST1）％初始调整

框1：rct_linact / current controller / current pid = kp = 30名称：current_pid p-plic控制器。----------------------------------------------------- rct_linact /速度控制器/速度PID = 1 kp + ki* ---具有kp = 0.391，ki = 0.411名称：Speed_pid连续时间PI控制器并行形式。

展示（ST2）％重新运真

框1：RCT_Linact / Current Controller / Current PID = KP = 2.19名称：Current_PID P-Lock Controller。----------------------------------------------------- rct_linact /速度控制器/速度PID = 1 kp + ki* ---使用kp = 0.482，ki = 4.95名称：Speed_pid连续时间PI控制器，并行形式。

为了验证这一新设计，将新的调谐增益值推到Simulink模型，并模拟对2000 rpm速度需求和500 n负载干扰的响应。万博1manbetx仿真结果如图5所示，电流控制器输出如图6所示。

WriteBlockValue（ST2）

图5：增益约束调谐的非线性响应。

图6：电流控制器输出。

非线性响应现在令人满意，电流回路不再饱和。额外的增益约束已成功重新平衡内部和外环之间的控制工作。