Этот пример показывает, как использовать Control System Tuner, чтобы настроить систему управления, когда существуют изменения параметра на объекте. Система управления этим примером является активной приостановкой на модели четверти автомобиля. Пример использует Control System Tuner, чтобы настроить систему, чтобы достигнуть целей производительности, когда параметры на объекте отличаются от их номинальной стоимости.
Простую модель четверти автомобиля активной системы подвески показывают в рисунке 1. Модель четверти автомобиля состоит из двух масс, автомобильного шасси массы
и блока колеса массы
. Существует пружина
и демпфер
, промежуточный, чтобы смоделировать пассивную пружину и амортизатор. Шина между блоком колеса и дорогой моделируется к пружине
.
Активная приостановка вводит силу
между блоком шасси и колеса и позволяет разработчику балансировать ведущие цели, такие как пассажирский комфорт, обработка дороги с помощью контроллера обратной связи.
Рисунок 1: модель четверти автомобиля активной приостановки.
Модель четверти автомобиля реализована с помощью Simscape Multibody. Следующая модель Simulink содержит модель четверти автомобиля с активной приостановкой, контроллером и динамикой привода. Его входные параметры являются дорожным воздействием и силой для активной приостановки. Его выходные параметры являются отклонением приостановки и ускорением тела. Диспетчер использует эти измерения, чтобы отправить управляющий сигнал в привод, который создает силу для активной приостановки.
mdl = fullfile(matlabroot,'examples','control','rct_suspension.slx'); open_system(mdl)
Наша цель состоит в том, чтобы достигнуть трех целей управления:
Хорошая обработка, заданная от дорожного воздействия до отклонения приостановки.
Пользовательский комфорт, заданный от дорожного воздействия до ускорения тела.
Пропускная способность надлежащего контроля.
Номинальная стоимость коэффициента упругости и демпфера между телом и блоком колеса не точна и из-за недостатков в материалах, эти значения могут быть постоянными, но отличаться. Попытайтесь удовлетворить эти цели управления при изменениях параметра.
Смоделируйте дорожное воздействие значения семь сантиметров и используйте постоянный вес.
Wroad = ss(0.07);
Задайте цель с обратной связью для обработки от дорожного воздействия до отклонения приостановки как
HandlingTarget = 0.044444 * tf([1/8 1],[1/80 1]);
Задайте цель для комфорта от дорожного воздействия до ускорения тела как
ComfortTarget = 0.6667 * tf([1/0.45 1],[1/150 1]);
Ограничьте пропускную способность управления функцией веса от дорожного воздействия до управляющего сигнала
Wact = tf(0.1684*[1 500],[1 50]);
Объяснение при выборе целей с обратной связью и функции веса дано в примере Устойчивый Контроль Активной Приостановки (Robust Control Toolbox)
Дважды щелкните к оранжевому блоку в модели Simulink, чтобы открыть сеанс Control System Tuner для активного управления приостановкой. Настроенный блок установлен в Контроллер второго порядка, и три настраивающихся гола заданы, чтобы достигнуть обработки, комфорта и пропускной способности управления, как описано выше. В порядке видеть производительность настройки, построены переходные процессы от дорожного воздействия до отклонения приостановки, ускорения тела и силы управления.
Обработка, Комфорт и цели Пропускной способности Управления заданы, когда усиление ограничивает, HandlingTarget/Wroad, ComfortTarget/Wroad и Wact/Wroad. Все функции усиления разделены на Wroad, чтобы включить дорожное воздействие.
Система разомкнутого цикла с нулевым контроллером нарушает цель обработки и приводит к очень колебательному поведению и для отклонения приостановки и для ускорения тела с длинным временем установления.
Рисунок 2: Control System Tuner с файлом сеанса.
Настройте контроллер, использующий Control System Tuner путем нажатия кнопки Tune в Настраивающейся Вкладке. Как показано в рисунке 3, этот проект удовлетворяет настраивающиеся цели, и ответы являются меньшим количеством колебательного схождения быстро, чтобы обнулить.
Рисунок 3: Control System Tuner после настройки.
Теперь, попытайтесь настроить контроллер для нескольких значений параметров. Значение по умолчанию для автомобильного шасси массы составляет 300 кг. Отличайтесь масса к 100, 200 и 300 для различных условий операции.
В порядке отличаться эти параметры по Control System Tuner, пойдите Вкладка Control System и выберите Select parameters to Vary in Parameter Variations. Задайте параметры во вводном документе.
Рисунок 4: Определение изменений параметра.
Нажмите Manage Parameters. В диалоговом окне Select model variables выберите Mb.
Рисунок 5: Выберите параметр, чтобы отличаться из модели.
Теперь, параметр Mb добавляется со значениями по умолчанию в таблице изменений параметра.
Рисунок 6: таблица изменений Параметра со значениями по умолчанию.
Сгенерируйте изменения быстро от Generate Values путем определения значений 100, 200, 300 для Mb и нажатия на Overwrite.
Рисунок 7: Сгенерируйте окно значений.
Все значения заполняются в таблице изменений параметра. Нажмите кнопку Apply, чтобы установить изменения параметра на Control System Tuner.
Рисунок 8: таблица изменений Параметра с обновленными значениями.
Несколько строк появляются в настройке цели, и ответ строит из-за изменений параметра. Разработанный контроллер для номинального значения параметров вызывает нестабильную систему с обратной связью.
Рисунок 9: Control System Tuner с несколькими изменениями параметра.
Настройте контроллер, чтобы удовлетворить обработку, комфорт и цели пропускной способности управления путем нажатия кнопки Tune в Настраивающейся Вкладке. Настройка алгоритма пытается удовлетворить эти цели не только для номинальных параметров, но и всех изменений параметра. Это - сложная задача по сравнению с номинальным проектом как показано в рисунке 10.
Рисунок 10: Control System Tuner с несколькими (Настроенными) изменениями параметра.
Control System Tuner настраивает параметры контроллера на линеаризовавшей системе управления. Теперь, чтобы исследовать производительность настроенных параметров на модели Simulink, обновите контроллер в модели Simulink путем нажатия на Update Blocks in Control System Tab.
Используя Simulation Data Inspector, моделируйте модель для изменений параметра, и результаты показывают в рисунке 11. Для всех трех изменений параметра диспетчер пытается минимизировать отклонение приостановки, ускорение тела с минимальным усилием по управлению.
Рисунок 11: производительность Контроллера на модели Simulink.
