控制系统模型

本例使用Simulink模型万博1manbetxrct_helico。打开模型。

open_system ('rct_helico'）

植物，直升机它是一种8状态直升机模型，被调整为稳定悬停状态。的状态向量X = [U，W，Q，θ，V，P，PHI，R]包括:

该模型的控制系统具有两个反馈回路。内环提供静态输出反馈以增强稳定性和解耦，在模型中以增益块表示SOF。外环具有用于每三个姿态角的一个PI控制器。控制器产生的命令ds特区dT以度为纵向循环、横向循环、尾旋翼集体采用的测量方法THETA，φ，p，q,[R。这个循环提供了三个角的期望的设定点追踪。

这个例子使用了这些控制目标:

设立调整模型

使用控制系统调谐器，可以共同调整内环和外环，以满足所有的设计要求。要建立模型进行调谐，打开应用程序，并指定要调整其Simulink模型块。万博1manbetx

在Simuli万博1manbetxnk模型窗口，在分析菜单中选择控制设计>控制系统调谐器。

在控制系统调谐器上调优选项卡，单击选择块。使用“选择已调优的块”对话框指定要调优的块。

请点击添加块。控制系统调优器分析您的模型，以找到可以调优的块。对于本例，要调优的控制器块是三个PI控制器和增益块。检查对应块₁，皮，PI3,SOF。

请点击好。“选择调整块”对话框现在反映您添加的块。

当选择调谐的块，控制系统自动调谐器根据其类型参数化块并初始化与在Simulink模型的块值参数化。万博1manbetx在这个例子中，将PI控制器被初始化为静态输出反馈增益在所有通道上初始化为零。仿真结果表明，对于这些初始值，控制系统是不稳定的。

指定优化目标

该系统的设计要求，前面所讨论的，包括设定值跟踪，最小稳定裕度，并在快速动态的限制。在控制系统调谐器，您可以使用捕捉设计要求调整目标。

首先，为设置点跟踪需求创建一个调优目标THETA，φ,[R。在调优选项卡,新目标下拉列表中，选择step命令的跟踪。

在步骤跟踪目标对话框中，指定用于跟踪的基准信号。下指定步骤响应输入,点击添加信号列表。然后点击从模式选择信号。

在Simuli万博1manbetxnk模型编辑器，选择参考信号theta_ref，phi_ref,r_ref。这些信号出现在“选择信号”对话框中。请点击添加信号(年代)将它们添加到步骤跟踪目标。

其次，要跟踪这些引用指定输出。下指定步骤，响应输出，添加输出THETA，φ,[R。

要求输出处的响应使用一阶响应跟踪引用命令，该响应具有一秒钟的时间常数。将这些值输入期望的反应对话框的部分。此外，在这个例子中集把下面的不匹配至20。此值设置目标第一阶响应与调谐响应之间的20％的相对失配。

本图显示了步进跟踪目标对话框的配置。请点击好保存调整目标。

接下来，为所需的稳定裕度要求创建调优目标。在这个例子中，工厂输入的多变量增益和相位裕度ü和植物输出ÿ必须是至少5 dB和40度。创建输入和输出保证金约束独立调整的目标。在里面新目标下拉列表中，选择最低稳定利润。在“边距目标”对话框中，添加输入信号ü下措施稳定裕在下列地点。另外，输入在所述增益和相位值在5至40预期的利润对话框的部分。请点击好保存输入稳定裕度的目标。

创建输出稳定裕度另一页边距目标。指定的输出信号ÿ并对目标边距，如图所示，保存输出边距稳定目标。

最后一项要求是限制快速动态和瞬态生涩。为了实现这一目标，建立一个调整的目标是约束闭环极点的幅度要小于25弧度/秒。在里面新目标下拉列表中，选择闭环动力学的约束。在里面波兰人目标对话框中指定的25最大的固有频率，并点击好保存调整目标。

在创建每个调优目标时，Control System Tuner将创建一个新图形，该图形显示调优目标的图形表示。当您调整您的控制系统时，您可以参考该图，以获得已调优的系统满足调优目标的程度的图形表示。

调整控制系统

调控制系统，以满足您所指定的设计要求。

在调优选项卡，单击调。控制系统调谐器调整可调参数值最能满足这些要求。

控制系统调优器自动更新调优目标图，以反映调优的参数值。检查这些图，看看设计在多大程度上满足了需求。例如，检查跟踪需求的调优步骤响应。

蓝色的线表示调优后的响应非常接近目标响应(粉红色)。上升时间约2秒，无超调，交叉耦合少。

同样的，MarginsGoal1和MarginsGoal2图提供了多变量稳定裕度的视觉评估。（见diskmargin有关多变量稳定裕度的更多信息，请参阅参考页面。)这些图表明，稳定裕度在阴影区域之外，满足所有频率的要求。

您还可以查看调优结果的数字报告。单击调整报告在控制系统调谐器的右下角。

当您调整模型，控制系统的调谐器各调谐目标转换为系统的可调参数的功能，调整参数，以尽量减少这些功能的价值。在这个例子中，调谐报告显示，所有调整目标的最终值接近1，表示所有的要求都满足近。

验证调谐的设计

在一般情况下，你的Simulink万博1manbetx模型表示的非线性系统。控制系统调谐器的线性化你的应用程序指定工作点的模型，并使用调谐系统的线性近似参数。因此，为了验证上满Simulink模型的控制器的设计是非常重要的。万博1manbetx

要做到这一点，写调谐参数值返回到Simulink模型。万博1manbetx在控制系统选项卡，单击更新块。在Simuli万博1manbetxnk模型窗口中，使用新的参数值模拟模型。观察setpoint命令中步骤更改的响应，θ-REF，PHI-REF,r-ref分别为0秒、3秒和6秒。

检查模拟，以确认你在Simulink模型所需的响应。万博1manbetx这里，每个响应的上升时间是约2秒，没有过冲，无稳态误差，和最小的交叉耦合，如在设计要求所指定。