Gain scheduling является подходом к управлению нелинейных систем с помощью семейства линейных контроллеров, каждого обеспечивающего удовлетворительного управления для различной рабочей точки системы. Запланированное на усиление управление обычно реализуется с помощью контроллера, усиления которого автоматически настроены как функция scheduling variables, которые описывают текущую рабочую точку. Такие переменные могут включать время, внешние условия работы или системные состояния, такие как ориентация или скорость.
Запланированные на усиление системы управления часто разрабатываются путем выбора маленького набора рабочих точек, design points, и разработки подходящего линейного контроллера для каждой точки. В операции система переключает или интерполирует между этими контроллерами согласно текущим значениям переменных планирования.
Планирование усиления наиболее подходит, когда переменные планирования являются внешними параметрами, которые медленно отличаются по сравнению с пропускной способностью управления, такой как температура окружающей среды химической реакции или скорость крейсерского самолета. Планирование усиления является самым сложным, когда переменные планирования зависят от быстро переменных состояний системы. Поскольку локальная линейная производительность около рабочих точек не является никакой гарантией глобальной производительности в нелинейных системах, обширная основанная на симуляции валидация требуется. См. [1] для обзора планирования усиления и его проблем.
Чтобы разработать запланированную на усиление систему управления, вам нужно:
operating range, заданный как набор областей значений, в которых значения соответствующих системных параметров остаются во время операции. Например, если ваша система является крейсерским самолетом, то рабочий диапазон может быть углом установки между-20 ° и 20 ° и послать авиапочтой в области значений 200-250 м/с.
Некоторые измеримые переменные, которые указывают, где в рабочем диапазоне система в установленный срок. Эти сигналы являются переменными планирования. Для системы самолета переменные планирования могут быть углом установки и скоростью полета.
gain schedule, который включает формулы или таблицы данных, которые возвращают соответствующие усиления контроллера для данных значений переменных планирования. Для системы самолета расписание усиления дает соответствующие усиления контроллера для любой комбинации угла установки и скорости полета в рабочем диапазоне.
Control System Toolbox™ обеспечивает блоки, которые помогают вам модель запланированные на усиление системы управления в Simulink®. Эти блоки позволяют вам реализовать общие элементы системы управления с переменными параметрами. Например, блок Varying PID Controller принимает коэффициенты ПИД как входные параметры. В вашей модели вы используете блоки, такие как Интерполяционная таблица n-D или блоки MATLAB function, чтобы реализовать расписание усиления. Для получения дополнительной информации и примеры, смотрите Образцовые Запланированные на усиление Системы управления в Simulink.
Если у вас есть Simulink Control Design™, можно использовать
systune, чтобы настроить расписания усиления, чтобы достигнуть системы управления, которая достигает целей производительности через целый рабочий диапазон. Для получения дополнительной информации см. Расписания Усиления Мелодии в Simulink.
[1] Rugh, W.J., и Дж.С. Шэмма, “Исследование в области Планирования Усиления”, Automatica, 36 (2000), стр 1401-1425.
