Проект диаграммы Боде

Проект диаграммы Боде является интерактивным графическим методом изменения компенсатора, чтобы достигнуть определенного ответа разомкнутого цикла (формирование цикла). Чтобы в интерактивном режиме сформировать ответ разомкнутого цикла с помощью Control System Designer, используйте Bode Editor. В редакторе можно настроить пропускную способность разомкнутого цикла и проект к спецификациям запаса по амплитуде и фазе.

Чтобы настроить форму цикла, можно добавить полюса и нули к компенсатору и настроить их значения непосредственно в Bode Editor, или можно использовать Редактор Компенсатора. Для получения дополнительной информации смотрите Динамику Компенсатора Редактирования.

Для получения информации обо всех настраивающих методах, доступных в Control System Designer, смотрите, что Control System Designer Настраивает Методы.

Настройте компенсатор для двигателя постоянного тока Используя диаграмму Боде графическая настройка

Этот пример показывает, как разработать компенсатор для двигателя постоянного тока с помощью диаграммы Боде графические настраивающие методы.

Модель объекта управления и требования

Передаточная функция объекта двигателя постоянного тока, как описано в Примере SISO: двигатель постоянного тока:

G=1.5s2+14s+40.02

В данном примере конструктивные требования:

  • Время нарастания меньше чем 0,5 секунд

  • Установившаяся ошибка меньше чем 5%

  • Перерегулирование меньше чем 10%

  • Получите поле, больше, чем 20 дБ

  • Поле фазы, больше, чем 40 градусов

Открытый Control System Designer

В командной строке MATLAB® создайте модель передаточной функции объекта и откройте Control System Designer в Предвещать настройке Редактора.

G = tf(1.5,[1 14 40.02]);
controlSystemDesigner('bode',G);

Приложение открывает и импортирует G как модель объекта управления для архитектуры управления по умолчанию, Configuration 1.

В приложении следующий ответ строит открытый:

  • Разомкнутый цикл Bode Editor для ответа LoopTransfer_C. Этот ответ является передаточной функцией разомкнутого цикла GC, где C является компенсатором, и G является объектом.

  • Step Response для ответа IOTransfer_r2y. Этот ответ является передаточной функцией ввода - вывода для полной системы с обратной связью.

Совет

Чтобы открыть разомкнутый цикл, Bode Editor, когда Control System Designer уже открыт, на вкладке Control System, в Tuning Methods выпадающий список, выбирает Bode Editor. В диалоговом окне Select Response to Edit выберите существующий ответ на график или создайте New Open-Loop Response.

Чтобы просмотреть частотную характеристику разомкнутого цикла и переходной процесс с обратной связью одновременно, на вкладке Views, нажимают Left/Right.

Отображения приложения Bode Editor и Step Response строят бок о бок.

Настройте пропускную способность

Поскольку проект требует времени нарастания меньше чем 0,5 секунды, установите частоту перекрестного соединения DC разомкнутого цикла приблизительно на 3 рад/с. К приближению первого порядка эта перекрестная частота соответствует временной константе 0,33 секунд.

Чтобы сделать перекрестное соединение легче видеть, включите сетку графика. Щелкните правой кнопкой по области построения Bode Editor и выберите Grid. Приложение добавляет сетку в Предвещать графики ответа.

Чтобы настроить перекрестную частоту увеличивают усиление компенсатора. В графике Bode Editor, в графике ответа Magnitude, перетаскивают ответ вверх. Выполнение так увеличивает усиление компенсатора.

Когда вы перетаскиваете график значения, приложение вычисляет усиление компенсатора и обновляет графики ответа.

Перетащите ответ значения вверх, пока перекрестная частота не составит приблизительно 3 рад/с.

Просмотрите характеристики переходного процесса

Чтобы добавить время нарастания в график Step Response, щелкните правой кнопкой по области построения и выберите Characteristics> Rise Time.

Чтобы просмотреть время нарастания, переместите курсор через индикатор времени нарастания.

Время нарастания составляет приблизительно 0,23 секунды, который удовлетворяет конструктивные требования.

Точно так же, чтобы добавить максимальную чувствительность в график Step Response, щелкните правой кнопкой по области построения и выберите Characteristics> Peak Response.

Пиковое перерегулирование составляет приблизительно 3,5%.

Добавьте интегратор в компенсатор

Чтобы удовлетворить 5%-е установившееся ошибочное требование, устраните установившуюся ошибку из переходного процесса с обратной связью путем добавления интегратора в компенсатор. В Bode Editor щелкают правой кнопкой по области построения и выбирают Add Pole/Zero> Integrator.

Добавление интегратора производит нулевую установившуюся ошибку. Однако изменение динамики компенсатора также изменяют перекрестную частоту, увеличение времени нарастания. Чтобы уменьшать время нарастания, увеличьте перекрестную частоту приблизительно до 3 рад/с.

Настройте усиление компенсатора

Чтобы возвратить перекрестную частоту приблизительно в 3 рад/с, увеличьте усиление компенсатора далее. Щелкните правой кнопкой по области построения Bode Editor и выберите Edit Compensator.

В диалоговом окне Compensator Editor, в разделе Compensator, задают усиление 99 и нажимают Enter.

Ответ строит обновление автоматически.

Время нарастания составляет приблизительно 0,4 секунды, который удовлетворяет конструктивные требования. Однако пиковое перерегулирование составляет приблизительно 32%. Компенсатор, состоящий из усиления и интегратора, не достаточен, чтобы соответствовать конструктивным требованиям. Поэтому компенсатор требует дополнительной динамики.

Добавьте ведущую сеть в компенсатор

В Bode Editor рассмотрите поле усиления и поле фазы для текущего проекта компенсатора. Проект требует поля усиления, больше, чем 20 дБ и поля фазы, больше, чем 40 градусов. Текущий проект не удовлетворяет ни одно из этих требований.

Чтобы увеличить запасы устойчивости, добавьте ведущую сеть в компенсатор.

В Bode Editor щелкните правой кнопкой и выберите Add Pole/Zero> Lead.

Чтобы задать местоположение ведущего сетевого полюса, нажмите на ответ значения. Приложение добавляет действительный полюс (красный X) и действительный нуль (красный O) к компенсатору и к графику Bode Editor.

В Bode Editor перетащите полюс и нуль, чтобы изменить их местоположения. Когда вы перетаскиваете их, обновления приложения полюс/нулевые значения, и обновляет графики ответа.

Чтобы уменьшить значение полюса или обнулить, перетащите его влево. Поскольку полюс и нуль находятся на отрицательной вещественной оси, перетаскивание их к левому двигает их поближе к источнику в комплексной плоскости.

Совет

Когда вы перетаскиваете полюс или нуль, отображения приложения новое значение в строке состояния, на правой стороне.

Как первоначальная оценка, перетащите нуль к местоположению вокруг -7 и полюса к местоположению вокруг -11.

Поле фазы соответствует конструктивным требованиям; однако, поле усиления является все еще слишком низким.

Отредактируйте ведущий сетевой полюс и нуль

Чтобы улучшать производительность контроллера, настройте ведущие сетевые параметры.

В диалоговом окне Compensator Editor, в разделе Dynamics, кликают по строке Lead.

В разделе Edit Selected Dynamics, в текстовом поле Real Zero, задают местоположение -4.3 и нажимают Enter. Это значение около самого медленного (крайнего левого) полюса объекта двигателя постоянного тока.

В текстовом поле Real Pole задайте значение -28 и нажмите Enter.

Когда вы изменяете вывод сетевые параметры, Compensator и обновление графиков ответа автоматически.

В приложении, в Bode Editor, поле усиления 20.5 только соответствует конструктивным требованиям.

Чтобы добавить робастность в систему, в диалоговом окне Compensator Editor, уменьшают усиление компенсатора к 84.5 и нажимают Enter. Поле усиления увеличивается до 21.8 и обновления графиков ответа.

В Control System Designer, в графиках ответа, сравнивают производительность системы с конструктивными требованиями. Характеристики производительности системы:

  • Время нарастания составляет 0,445 секунды.

  • Установившаяся ошибка является нулем.

  • Перерегулирование составляет 3,39%.

  • Поле усиления составляет 21,8 дБ.

  • Поле фазы является 65,6 градусами.

Отклик системы соответствует всем конструктивным требованиям.

Смотрите также

|

Похожие темы

Для просмотра документации необходимо авторизоваться на сайте