倒立摆的上车控制
本例使用systune控制推车上的倒立摆。
摆/车大会
推车/摆锤组件在图1中所描绘的和使用的Simscape多体在Simulink建模。万博1manbetx
图1：倒在车摆
图2：多体的Simscape模型
这个系统是通过施加可变力控制
上车。我们需要保持直立摆在移动车到一个新的位置，还是摆在轻推前进（脉冲干扰
）。
控制结构
直立的位置是倒立摆不稳定平衡。该工厂的性质不稳定，使控制任务更具挑战性。在这个例子中，我们使用以下两种闭环控制结构：
open_system（'rct_pendulum.slx'）set_param（'rct_pendulum'，'SimMechanicsOpenEditorOnUpdate'，“关”）;
内环使用的第二阶状态空间控制器以稳定摆在其直立位置（
控制），而外部环路使用比例 - 微分（PD）控制器，用于控制车位置。请注意，我们使用了一个PD而不是PID控制器由于该厂已经提供了一些积分作用。
设计要求
用TuningGoal要求指定所需的闭环行为。指定的3秒的响应时间用于跟踪车位置的设定值变化
。
x命令的％跟踪REQ1 = TuningGoal.Tracking（“外部参照”，'X'，3）;
为了充分拒绝冲动障碍在摆的前端，使用以下形式的LQR惩罚
强调小的角度偏差并限制控制工作。
脉冲干扰时DF的甩％Qxu = DIAG（[16 1 0.01]）;REQ2 = TuningGoal.LQG（'DF'{“西塔”，'X'，'F'}，1，Qxu）;
用于鲁棒性，需要增益裕量的至少6 dB和在工厂输入40度的相位余量。
％的稳定裕度REQ3 = TuningGoal.Margins（'F'，6,40）;
最后，限制了闭环极点的阻尼和固有频率，以防止不平稳或欠阻尼瞬变。
％极点位置MinDamping = 0.5;MaxFrequency = 45;REQ4 = TuningGoal.Poles（0，MinDamping，MaxFrequency）;
控制系统调优
闭环系统是不稳定的PD和状态空间控制器的初始值（1和
， 分别）。您可以使用systune共同调整这两个控制器。使用slTuner界面来指定所述可调谐块和寄存器植物输入F作为用于测量的稳定裕度的分析点。
ST0 = slTuner（'rct_pendulum'{“位置控制器”，“角度控制”}）;addPoint（ST0，'F'）;
接下来，使用systune调谐PD和状态空间控制器受到的性能要求上述指定。优化跟踪和抗干扰性能（软要求）受稳定裕度和极位置的限制（硬要求）。
RNG（0）选项= systuneOptions（'RandomStart'，5）;[ST，fSoft] = systune（ST0，[REQ1，REQ2]，[REQ3，REQ4]，选项）;
决赛：软= 1.38，硬= 0.99851，迭代次数= 313决赛：软= 1.44，硬= 0.99925，迭代次数= 157决赛：软= 1.44，硬= 0.99858，迭代次数= 300决赛：软= 1.27，硬= 0.99402，迭代= 265最终：软= 1.44，硬= 0.99986，迭代= 277最终：软= 1.4，硬= 0.99855，迭代= 257一些闭环极点是临界稳定（接近1E-07衰变速率）
最好的设计实现了值接近1的软要求，同时满足硬性要求（硬<1）。这意味着，调整控制系统几乎达到目标性能进行跟踪和干扰抑制，同时满足稳定裕度和极位置的限制。
验证
用viewGoal进一步分析如何针对每个需求的最佳设计的票价。
数字（'位置'[100 100 575 660]）;viewGoal（[REQ1，REQ3，REQ4]，ST）
这些图证实，前两个要求几乎满足，而最后两个被严格执行。接下来，密谋在位置和对车力冲量的阶跃变化的响应。
T = getIOTransfer（ST，{“外部参照”，'DF'}，{'X'，“西塔”}）;数字（'位置'[100 100 650 420]）;副区（121），步骤（T（：，1），10）的标题（“在位置设定点变化的追踪”）副区（122），冲击（T（：，2），10）的标题（“冲动干扰抑制”）
该反应与所需的稳定时间顺利。检查控制器的调谐值。
C1 = getBlockValue（ST，“位置控制器”）
C1 = S的Kp +的Kd * -------- TF * S + 1的Kp = 5.96，的Kd = 2.06，TF = 0.0534名称：并联形式Position_Controller连续时间PDF控制器。
C2 = ZPK（getBlockValue（ST，“角度控制”））
C2 = -1596.7（S + 12.9）（S + 4.396）--------------------------（S + 134.3）（S-14.18）名称：Angle_Controller连续时间零/极点/增益模型。
注意，角度控制器具有不稳定的极点其对向上与植物不稳定极稳定倒立摆。看到这一点，我们就到工厂输入的开环传递并绘制根轨迹。
L = getLoopTransfer（ST，'F'，-1）;数字;rlocus（L）组（GCA，'XLIM'，[ - 25 20]，'YLim'，[ - 20 20]）
为了完成验证，上传调谐值Simulink和组件模拟推车/摆的非线性响应。万博1manbetx所得模拟的视频显示如下。
writeBlockValue（ST）
图3：车/摆的仿真与调谐控制器。
模拟后，关闭模式。
set_param（'rct_pendulum'，'SimMechanicsOpenEditorOnUpdate'，'上'）;close_system（'rct_pendulum'，0）;
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