线性电动执行器型号

打开线性电动执行器万博1manbetxSimulink模型:

open_system (“rct_linact”）

电气和机械部件使用的Simscape电气和多体的Simscape建模。该控制系统包括两个级联的反馈回路控制所述DC电动机的驱动电流和角速度。

图1:电流和速度控制器。

请注意，内环路（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。两个控制器的输出被限制在正/负5。

设计指标

我们需要调整比例和积分增益以应对在约0.1秒2000转速度的需求以最小的超调。该模型中的初始增益设定为P = 50和PI（S）= 0.2 + 0.1 / s和相应的响应示于图2.该响应太慢和负载扰动过于敏感。

图2：非调谐响应。

控制系统调优

您可以使用控制系统调优器来联合调整两个反馈循环。首先，从Apps选项卡打开Control System Tuner。

图3：开度控制系统优化。

这将打开控制系统调谐器。

图4:控制系统调优器。

你线性化模型在t = 0.5，以避免在某些衍生物的不连续性在t = 0。您可以设置工作点线性化在…。

图5：设置工作点的线性化。

将线性化快照时间设置为t=0.5。

图6:设置线性化快照时间。

为了设置控制系统的调谐块，打开选择块从调音标签。

图7:控制系统调谐器的调谐选项卡。

这显示了调整块编辑器，您可以添加块。

图8:调整块的编辑器。

设置调块目前PID和速度PID通过左侧的树导航。

图9:选择经过调优的块目前PID。

图10:选择经过调优的块速度PID。

选择调整块目前PID和速度PID在编辑器中显示已调优的块。

图11：编辑更新与选定的调谐块。

它们也出现在调谐模块控制系统调谐器左侧的数据浏览器部分。

图12：在控制系统中调谐器调谐更新块。

下一步指定跟踪目标，直流电机应遵循2000 rpm速度要求在0.1秒内。下面是不同类型的目标新目标并选择参考跟踪。

图13：在控制系统中可用的调谐器的目标进行选择。

命名跟踪目标为TR，从参考输入指定跟踪目标rct_linact /速度点播（RPM）/ 1指向引用跟踪输出rct_linact /霍尔效应传感器/ 1 (rpm)响应时间为0.1秒。

图14：参考跟踪对话框在控制系统优化。

指定跟踪目标的图出现在控制系统调谐器和调整目标左侧数据浏览器的部分被更新。

图15:在控制系统调谐器中跟踪调谐目标。

您现在可以调整比例和积分增益与控制系统调谐器从点击调按钮。目标跟踪图更新

图16:在控制系统调优器中使用调优块更新的跟踪目标图。

调谐块更新与调谐增益值。为了验证这个设计，绘制从速度需求到速度的闭环响应新的剧情的控制系统选项卡。

图17:控制系统调谐器中的新图。

从指定的速度需求速度步骤剧情对话的闭环响应。

图18：步骤图对话框在控制系统优化。

您可以在控制系统调优器中看到响应的步骤图。

图19：在控制系统优化步骤图解。

线性域中的反应看起来不错，所以第一存储通过单击当前设计商店并通过单击将调优后的增益值推送到Simulink万博1manbetx更新块并进一步验证了非线性模型的设计。

图20：在控制系统调谐器调谐块的存储值。

非线性仿真结果如图21所示。非线性行为远比线性近似差，这种差异可以追溯到内部循环的饱和(参见图22)。

图21：调谐控制器的非线性仿真。

图22:电流控制器输出(限正/负5)。

防止饱和度

到目前为止，我们已经仅指定的期望的响应时间外（速度）循环。这使得systune自由分配内部和外部循环之间的控制努力。内部回路的饱和表明比例增益过高，需要进行一些再平衡。一个可能的补救方法是显式地将speed命令的增益限制在P和PI控制器的输出上。对于2000 rpm的速度基准和正负5的饱和极限，平均增益不应该超过5/2000 = 0.0025。为了保守，我们可以尝试保持从速度参考到控制器输出的增益低于0.001。为此，添加两个增益要求，并在三个要求都到位的情况下重新调整控制器增益。

从速度需求控制信号增益限制通过指定调整标签两个新目标，以避免饱和。你需要，因为他们没有预先定义为从Simulink模型选择的控制信号。万博1manbetx

图23：增益目标对话框从速度要求到速度PID的控制信号。

图24：增益目标对话框从速度要求到当前PID的控制信号。

新增加的目标出现在控制系统调谐器的调整目标部分。

图25:控制系统调谐器增加了两个增益目标。

这些额外的要求重新调整。调整在报告的工具显示右下角访问最坏的增益1.39，表明需求几乎但不完全满足（当最后的增益小于1的所有要求得到满足）。

图26：调整报告重新调整后。

接下来通过单击来比较线性域中的两种设计相比在控制系统标签。

图27：比较两种设计。

第二个设计是不太积极，但仍然符合要求响应时间。

图28：两种设计的阶跃响应。

最后，将新的调优增益值推入Simulink模型万博1manbetx更新块并模拟对2000 rpm转速要求和500 N负载扰动的响应。仿真结果如图29所示，电流控制器输出如图30所示。

图29：具有增益约束优化的非线性响应。

图30:电流控制器输出。

非线性响应现在是令人满意的，电流回路不再饱和。额外的增益限制已经强制systune在内外回路之间重新分配控制力，以避免饱和。