理解控制系统,第5部分:在Simulink中模拟系统变化的鲁棒性万博1manbetx
从系列中:理解控制系统
Melda Ulusoy, MathWorks
本演示使用一辆汽车来展示如何使用Simulink万博1manbetx®模拟对变化的鲁棒性。该视频模拟和模拟汽车的变化,如不同数量的乘客。目标是将汽车的速度保持在一定的值。视频显示,系统变化会影响开环系统的行为,每次系统参数变化时,开环控制都需要校准。您将看到反馈控制如何处理系统变化,如不同数量的乘客。
记录时间:2016年12月13日
你好!在本视频中,我将使用Simulink来研究系统变化如何影响开环和万博1manbetx闭环控制系统的行为。我要用之前视频中看到的汽车的例子。
我将从构建开环系统开始,它由执行器和工厂组成。为了在Simulink中建模这个系统,我使用了一万博1manbetx个我之前创建并导入到Simulink library Browser的自定义库。这个自定义库中的块是预先配置的。通过将这些拖放到我的模型中,我创建了开环系统。
在这个系统中,我们的目标是保持20米/秒的速度。通过反复试验,我可以找到我需要按下多少油门踏板才能使汽车以20米/秒的速度行驶。我之前做过测试。所以,我已经知道30⁰的输入可以让汽车达到我想要的速度。为了验证这一发现,我现在将模拟这个系统。我将输入设置为30⁰,以弧度为单位输入。我模拟了系统,我看到速度稳定在20米/秒。下次不要独自开车,也许你会有一些朋友和你一起开车。或者你有一个非常特殊的客人,他不太适合你的车,但可以在车顶上旅行。这些额外的乘客是你系统中的变体。 And you’re wondering how your car will respond to these system variations.
为了研究这个问题,我们将从模拟不同数量乘客的开环系统开始,看看系统变化是如何影响开环系统响应的。所以,我用额外的乘客来模拟我的系统,然后用乘客加大象。然后我打开模拟数据检查器来查看模拟结果。正如预期的那样,如果没有额外的乘客,汽车将保持20米/秒的速度。然而,随着乘客的增加,我们观察到车速稳定在不同的值。这告诉我们开环控制不能处理系统的变化,每次你改变系统的参数,它都需要校准。
你不想搭大象的顺风车因为你觉得它会拖你的后腿?但是他会很生气的。处理系统变化的方法是使用反馈控制。接下来,我将通过将自定义库中的组件添加到模型中,将这个开环系统转换为反馈控制系统。一旦我的模型准备好了,我就用不同数量的乘客来模拟这个闭环系统,然后查看模拟结果。我们看到,使用反馈控制,我们能够保持赛车的速度在20米/秒。然而,这并不意味着我们可以始终将汽车的速度控制在20米/秒,而不管乘客或大象的数量。为了理解其中的原因,我们可以仔细看看踏板的位置。随着乘客人数的增加,踏板被进一步压下。这意味着你要花费更多的汽油来让汽车以20米/秒的速度行驶。 And another trade-off is we're getting to this speed much slower.
在本视频中,我们利用Simulink中的仿真研究了控制系统对系统变化的鲁棒性。万博1manbetx我希望本系列文章对介绍控制系统有所帮助。请在视频下方分享你的反馈,并让我们知道你想让我们在未来讨论的话题。在下一个系列中,我们将讨论卡尔曼滤波器。
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