水箱水位的被动控制

在这个例子中,您将学习如何使用控制系统调谐器应用来设计非线性植物在Simulink建模的控制器。万博1manbetx您完成以下任务:

  • 配置补偿调整模型和应用

  • 调整使用基于无源性设计的一阶补偿

  • 模拟闭环非线性响应。

万博1manbetx控制系统的Simulink模型

该watertank_comp_design模型,在下面的图所示,模型的反馈回路,用于调节在水槽中的水位。控制器块包含一阶补偿器被调谐。

MDL ='cst_watertank_comp_design';open_system(MDL)

水箱子系统模型水水箱动态。水从顶部进入罐的速率成正比的电压,V,施加到泵。通过在成比例的水高度H的平方根,在罐的速率在容器基体中的开口的水叶。在水流量密度的平方根的存在使得所述植物非线性的。

用于水流动的非线性模型是

$$ A \点{X}〜=〜BU  - 一个\ SQRT {X} $$

$$ Y〜=〜X $$

哪里

  • $ X = H $表示在罐的水的高度

  • $ U $表示施加到泵上的电压

  • $ A $表示罐的横截面积

  • $ A $$ B $对与流量流入和流出罐的常数

该系统是被动的与存储功能$ V(X)=​​ \压裂{A} {2B}的x ^ 2 $以来

$$ \点{V}(X) -  UY〜=〜 -  \压裂{A} {B} X \ SQRT {X}〜\当量〜0 $$

无源基于控制

由被动定理,二严格无源系统的负反馈互连$ H_1 $$ $ H_2始终是稳定的。

由于水箱系统是被动的,是有意义的要求控制严格被动,甚至保证闭环系统的稳定性,当工厂模型是不准确的。

补偿调整使用控制系统调谐器

您可以使用控制系统调谐器应用来调谐控制器块。

步骤1:打开控制系统调谐器应用程序。在Simuli万博1manbetxnk模型窗口,在应用选项卡,在应用画廊,点击控制系统调谐器

步骤2:启动从所述经调谐的块选择选择块按钮,在调音标签

第3步:选择控制器块,然后单击确定。此块现在出现在调谐块列表。

第4步:指定调整的目标。在这里,有两个主要目标:

  1. 水位跟踪阶跃变化

  2. 使控制器被动

点击新目标下拉列表,并首先添加无源目标。

配置这个目标只适用于控制器模块。这是通过设置的输入信号是“希望的水位”,则输出信号是控制器块的输出,和环路开口是在所述控制器块的输出完成。还指定的最小0.01被动指数在输入和输出执行严格的被动。

接下来,添加一个参考跟踪从目标新目标下拉列表。配置这一目标为1秒响应时间。

最后,点击管理目标按钮关闭调音标签和标记被动目标作为硬约束调整。

第5步:您已经准备好调整控制器块。单击调按钮。您可以通过选择查看调谐结果并排侧左右在里面视图标签。

您可以通过生成再现这一调整过程MATLAB脚本进一步分析这些结果。

闭环仿真

您可以查看整定控制器的波特图。点击新剧情按钮关闭控制系统标签。选择新波特从下拉列表中。

该控制器响应可以如下规定。

点击情节按钮。波德图显示在如下图所示。

你也可以用模拟调谐器闭环非线性响应。首先,更新通过单击控制器块更新块在里面控制系统标签。

在Simuli万博1manbetxnk模型中,双击范围块打开窗口范围,然后模拟模型。

调谐控制系统的非线性响应出现在范围窗口。该仿真结果表明,跟踪性能是令人满意的。

也可以看看

相关话题