Настраивающие инструменты Robust Control Toolbox™, systune и Control System Tuner, позволяют вам настраивать системы управления для робастности против изменения объекта. Можно настроить контроллеры, чтобы разместить неуверенность в физических параметрах.
Можно также настроить системы управления, чтобы гарантировать производительность через область значений условий работы. Можно использовать мультимодель, настраивающуюся, чтобы гарантировать надежное управление несколькими конфигурациями системы, такими как различные типы отказа системы. Когда вы настраиваетесь для многоуровневых моделей, программное обеспечение ищет значения параметров контроллера, которые лучше всего удовлетворяют заданные настраивающие цели для всех моделей объекта управления.
То, которые приближаются, чтобы взять к устойчивой настройке, зависит от системных изменений в вашем приложении. Следующая таблица обобщает эти подходы.
| Устойчивый настраивающий сценарий | Подход |
|---|---|
| Настройте систему управления для робастности против неуверенности параметра, такой как система массового пружинного демпфера, в которой коэффициент упругости и коэффициент затухания сомнительны. | Смоделируйте неопределенные значения параметров с блоками ureal. Смотрите Настройку для Неуверенности Параметра. |
| Настройте систему управления для нескольких критических значений параметров объекта. | Одновременно настройте многоуровневые модели, соответствующие значениям параметров. Этот подход полезен, когда вы не можете смоделировать изменения объекта, когда ureal блокируется. Смотрите Настройку для Изменений Параметра. |
| Одновременно настройте многоуровневые модели, полученные в различных рабочих точках или представлении различных конфигураций системы. Настройтесь Против Нескольких Моделей объекта управления. |
Физические параметры системы часто сомнительны по различным причинам, включая неточные измерения, производственные допуски или износ. Можно использовать Control System Tuner или команду systune, чтобы настроить системы управления для робастности против действительной неуверенности параметра на объекте. Вы представляете неуверенность параметра в своей модели системы управления использование неопределенных действительных параметров ureal. Программное обеспечение автоматически находит худшие комбинации значений параметров и настраивает контроллер, чтобы максимизировать производительность в области значений неуверенности параметра.
Устойчивая настройка против неуверенности параметра также полезна, чтобы не “сверхнастраивать” систему управления. Когда вы настраиваетесь против одного объекта, программное обеспечение может оптимизировать производительность за счет робастности. Возможно получить проект, который максимизирует производительность, но не очень устойчив против изменений на объекте. Определение некоторой суммы изменчивости объекта позволяет настраивающемуся программному обеспечению избежать таких хрупких проектов и достигнуть устойчивой производительности, часто только со скромным ухудшением номинальной производительности.
Чтобы настроить модель Simulink® системы управления для устойчивой настройки, используйте линеаризацию с заменой блока. (Программное обеспечение Requires Simulink Control Design™.) Усиление использования блокируется, чтобы смоделировать параметры объекта и замену блока использования, чтобы заменить их на неопределенные значения, представленные объектами ureal. Или, замените целую подсистему на неопределенную модель в пространстве состояний (uss) подсистемы. Для получения дополнительной информации смотрите Неуверенность Модели в Simulink для Устойчивой Настройки.
Как с системами управления, смоделированными в MATLAB®, программное обеспечение автоматически настраивает модель для худшей комбинации значений параметров в области значений неуверенности.
Чтобы представлять действительную неуверенность параметра на объекте, создайте обобщенную модель (genss) пространства состояний системы управления с помощью блоков ureal. Используйте блоки системы управления, такие как tunablePID или tunableTF, чтобы представлять настраиваемые элементы контроллера в модели. (См., Создают Настраиваемую Модель Системы управления С Неопределенными Параметрами.) Настраивают модель с systune или в Control System Tuner точно, как вы были бы для настраиваемой модели системы управления без неуверенности.
Командная строка: Используйте модель genss в качестве первого входного параметра к systune. Для подробного примера смотрите Устойчивую Настройку системы позиционирования.
Control System Tuner: Импортируйте модель в приложение путем выбора Edit Architecture> Generalized feedback configuration и ввода имени модели genss в текстовое поле. Затем используйте приложение точно, как вы были бы для модели системы управления без неуверенности.
В обоих случаях, когда вы настраиваете модель, программное обеспечение автоматически настраивает настраиваемые компоненты, чтобы оптимизировать производительность в области значений неуверенности. Графики для анализа автоматически отображают случайные выборки неопределенной системы, чтобы дать вам зрение изменения производительности.
Подход замены блока к моделированию неуверенности, требует заменяющий целый блок вашей модели с параметром ureal или uss неопределенная система. В некоторых случаях вы не можете смочь сделать такую замену. Как альтернатива, можно отличаться системные параметры в заданной области значений, сетке или неоднородном множестве значений. Когда вы используете systune или Control System Tuner, чтобы настроить систему с изменением параметра, можно получить контроллер, который надежно удовлетворяет целям производительности в области значений значений коэффициента модели или по нескольким настройкам объекта.
В Control System Tuner задайте изменения параметров блоков на вкладке Control System. В Parameter Variations выпадающий список выберите Select parameters to vary. Это действие открывает вкладку Parameter Variations, по которой можно задать параметры блоков, чтобы отличаться и значения, которые они принимают. Control System Tuner линеаризует вашу модель Simulink в каждой комбинации значений параметров блоков, которые вы обеспечиваете. Приложение затем находит набор усилений контроллера, который лучше всего удовлетворяет вашим настраивающим целям для всех линеаризовавших моделей одновременно.
Для подробного примера, который показывает, как использовать Control System Tuner, чтобы настроить систему управления для нескольких значений параметров блоков, смотрите Настройку для Нескольких Значений Параметров Объекта.
Для получения дополнительной информации об использовании вкладки Parameter Variations, чтобы сгенерировать линейные модели в нескольких значениях параметров блоков, смотрите, Задают Выборки Параметра для Пакетной Линеаризации (Simulink Control Design). Процедура для применения изменения параметра в Linear Analysis Tool подобна процедуре в Control System Tuner.
slTunerДля настройки командной строки системы управления, смоделированной в Simulink, используйте функцию изменения параметра slTuner. К так, вы создаете структуру, которая содержит сетку значения параметров, по которой вы хотите настроить модель. Для примера, иллюстрирующего изменение параметра с slLinearizer, смотрите, Отличаются Значения параметров и Получают Несколько Передаточных функций (Simulink Control Design). Процедура для конфигурирования интерфейса slTuner для изменений параметра является тем же самым. После того, как вы конфигурируете интерфейс slTuner, создаете настраивающиеся цели и настраиваете интерфейс с systune. Программное обеспечение настраивает систему, чтобы удовлетворить вашим настраивающим целям для всех значений параметров одновременно.
Параметры блоков, что вы отличаетесь, чтобы сгенерировать несколько моделей объекта управления, отличаются от параметров контроллера, которые вы настраиваете, чтобы удовлетворить вашим настраивающим целям.
Block parameters является значениями, которые задают атрибуты блоков в вашей модели Simulink. Параметры блоков могут задать числовые значения, такие как усиление блока усиления, коэффициента упругости или других физических параметров системы. Параметры блоков могут также задать структурные атрибуты блока, такие как размерности интерполяционной таблицы.
Можно отличаться любые параметры блоков, значение которых хранится как переменная в рабочем пространстве модели или рабочем пространстве MATLAB. Однако не отличайтесь параметры блоков контроллера, которые вы определяете для настройки (см., Задают Блоки, чтобы Настроить Control System Tuner (Control System Toolbox)). Скорее отличайтесь параметры, которые задают атрибуты объекта в вашей системе управления. Например, в модели ActiveSuspensionQuarterCar, параметры блоков, заданные, когда, переменные включают коэффициент упругости, Ks и постоянное затухание, Bs.
Пример, Настраивающийся для Нескольких Значений Параметров Объекта, показывает, как настроить систему управления моделью ActiveSuspensionQuarterCar для области значений значений этих параметров.
Controller parameters является коэффициентами, которые настраивающееся программное обеспечение настраивает, чтобы привести к производительности системы управления, которая удовлетворяет вашим настраивающим целям. Когда вы выбираете блоки, чтобы настроиться, программное обеспечение присваивает параметризацию каждому блоку, как описано в поле зрения и Параметризацию Блока Изменения в Control System Tuner (Control System Toolbox). Коэффициенты этой параметризации являются параметрами контроллера, которые настраивает программное обеспечение. Например, если вы выбираете блок PID Controller, чтобы настроиться, настраивающееся программное обеспечение присваивает параметризацию, настраиваемые коэффициенты которой являются коэффициентами ПИД и фильтруют постоянный.
Таким образом вы задаете параметры контроллера путем выбора блоков, чтобы настроиться, и опционально настройки параметризации тех блоков. Вы задаете другие системные параметры, чтобы отличаться, чтобы получить несколько моделей объекта управления для настройки. В примере, Настраивающемся для Нескольких Значений Параметров Объекта, блок, выбранный для настройки, является блоком State-Space. В том примере параметры контроллера являются записями в матрицах пространства состояний.
Когда вы настраиваете усиления контроллера против многоуровневых моделей, программное обеспечение ищет значения параметров контроллера, которые лучше всего удовлетворяют заданные настраивающие цели для всех моделей объекта управления. Это полезно, чтобы гарантировать устойчивую производительность через область значений условий работы, или для нескольких конфигураций системы.
Control System Tuner может настроить параметры контроллера для линеаризации вашей модели Simulink, полученной в любое время снимка состояния симуляции или установившуюся рабочую точку. Во вкладке Control System используйте меню Operating Point, чтобы вычислить и выбрать рабочие точки, в которых можно линеаризовать и настроиться.
Смотрите Задают Рабочие точки для Настраивания Control System Tuner (Control System Toolbox) для получения дополнительной информации.
Если вы задаете несколько рабочих точек, Control System Tuner пытается настроить параметры контроллера, чтобы удовлетворить ваши настраивающие цели во всех заданных рабочих точках. Можно ограничить, какую настройку целей Control System Tuner осуществляет в каждой рабочей точке. См. Выборочное Приложение Настраивающихся Целей.
В командной строке можно настроиться для нескольких рабочих точек путем передачи массива объектов рабочей точки к slTuner.
Можно настроить контроллер, который устойчив против нескольких конфигураций системы путем создания массива моделей, представляющих те условия. Например, можно создать массив моделей genss, которые представляют различные типы отказа системы. В Simulink используйте slTuner, чтобы линеаризовать вашу модель под массивом условий работы, которые представляют различные типы отказа. Для примера см. модель в Отказоустойчивом Управлении Пассажирского самолета. Та модель использует блок усиления, который, когда обнулено, повреждает обратную связь, чтобы моделировать потерю управления системного привода. Пример затем использует slTuner, чтобы выбрать модель с различными каналами этого обнуленного блока усиления. Настройка, что slTuner с systune находит значения настраиваемых параметров контроллера, которые оптимизируют цели проекта по всем типам отказа.
Иногда вы хотите ограничить приложение своих настраивающих целей к подмножеству моделей, для которых вы одновременно настраиваетесь. Например, предположите, что вы линеаризуете свою модель в четыре раза снимка состояния, t = [0,5,10,20]. Вы хотите настроить модель, чтобы удовлетворить вашим целям проекта во все эти времена. Однако предположите далее, что у вас есть одна настраивающая цель, которую вы не хотите осуществлять в t = 0, потому что это должно только применяться после того, как модель достигла операции устойчивого состояния. Ограничить приложение этой настраивающей цели:
В командной строке, устанавливает свойство Models настраивающейся цели к индексам массива моделей, к которым вы хотите применить цель.
В Control System Tuner используйте поле Apply goal to настраивающейся цели.
Выберите Only models и введите индексы массива моделей, для которых осуществляется цель. В этом примере, линеаризующем в t = [0,5,10,20], приводит к массиву четырех моделей, и вы хотите исключить первую модель в том массиве (t = 0) от настраивающейся цели. Поэтому введите индексы массива 2:4.
Для многоуровневых моделей, полученных с помощью вкладки Parameter Variations, индексы массива присвоены в порядке, что комбинации параметра появляются в таблице Parameter Variations. Например, если вы применяете изменения параметра следующего рисунка, индексы массива присвоены как показано.
Таким образом, например, чтобы применить настраивающуюся цель только к тем моделям с Bs = 1000, независимо от значения Ks, вводят [1,3] в поле Only models настраивающейся цели.
При выполнении устойчивой настройки системы с неуверенностью параметра вы иногда хотите применить определенные настраивающие цели к номинальной системе только. Или, вы можете хотеть обработать настраивающуюся цель как трудное ограничение для номинальной системы, но как мягкое ограничение по остальной части области значений неуверенности. Когда настройка системы управления смоделировала в MATLAB, можно сделать это путем помещения номинальной системы в образцовый массив с неопределенной системой. Например, предположите, что CL0 является моделью genss, имеющей и неопределенные и настраиваемые блоки. Создайте образцовый массив номинальных и полных неопределенных систем.
CL = [getNominal(CL0),CL0];
Предположим, что вы создали два настраивающихся гола для этой системы, Req1 и Req2. Вы хотите, чтобы Req2 применился к номинальной системе только. Для этого используйте свойство Models ограничить Req2 первой записью в массиве.
Req2.Models = [1];
Можно теперь использовать Req2 в качестве с systune или как трудная цель или как мягкая цель.
Чтобы обработать Req2 как трудное ограничение для номинальной системы и мягкое ограничение в противном случае, сделайте копию настраивающейся цели. Чтобы ограничить копию второй записью в массиве, установите свойство Models копии.
Req3 = Req2; Req3.Models = [2]; hard = [Req1,Req2]; soft = Req3; [CLt,fSoft,gHard] = systune(CL,soft,hard);
replaceBlock | slTuner | systune (for genss) | systune (for slTuner)