О контроллерах и объектах
Предупреждение
Эта тема обращается к программному обеспечению Simscape™ Multibody™ First Generation. Библиотека первого поколения будет скоро удержана от использования. Чтобы избежать проблем совместимости, создайте любые новые модели и преобразуйте любые существующие модели с помощью блоков второго поколения — доступные путем ввода команды smlib в командной строке MATLAB®.
Моделирование контроллеров в Simulink и объектов в программном обеспечении Simscape Multibody
Примечание
Следующие два исследования принимают некоторое знание систем управления. В дополнение к Simulink® и продукту Simscape Multibody, исследования используют эти продукты:
У вас должен быть некоторый опыт с этими инструментами перед продолжением.
Чтобы изучить обрезку лучше, работайте посредством Обрезки и Линеаризации Через Обратную Динамику.
Классической технической проблемой является проект контроллеров для физической системы, объект [2]. Модель Simscape Multibody может представлять комплексную механическую систему и помогает вам разработка и реализация система управления для объекта, в сочетании с Simulink и связанными продуктами системы управления.
В следующих двух тематических исследованиях вы используете программное обеспечение Simscape Multibody, чтобы смоделировать объект и Simulink, чтобы анализировать и синтезировать контроллеры. Вы исследуете основную проблему системы управления, компромисса между скоростью отклика и устойчивостью, путем реализации сначала простого контроллера, затем более комплексное и устойчивое одно [4]. Этот раздел предварителен к тем исследованиям.
Природа проблемы управления
Движение неконтролируемой физической системы представлено ее переменными положения и скорости, расположенными в вектор состояния X. Динамика системы описана законом о силе:
Представление управления означает вводить датчики и приводы, которые изменяют в противном случае естественное движение системы. Приводы налагают искусственные силы — коллективно, входные параметры U — в системе, в то время как датчики обнаруживают движения и сообщают о выходных параметрах Y. Движущие силы управляемой системы изменяются:
U и Y являются контрольными переменными системы.
Путем выбора соответствующего набора U и Y и управления с обратной связью или закона о компенсаторе U = c(Y), который изменяет движение системы X желаемым способом, вы налагаете силы привода управления для соответствующей области значений X, U и Y.
Выбор c является основной проблемой системы управления. Желаемая траектория X является ссылочной или номинальной траекторией. Различием фактических и ссылочных траекторий является ошибка движения. Нахождение сил привода должно было произвести желаемое движение, тесно связано с проблемой обратной динамики. Смотрите тематическое исследование, Обрезая и Линеаризуя Через Обратную Динамику.
Управляйте формами передаточной функции и модулями
Контроллер и передаточные функции объекта часто называются C и G, соответственно. Объединенные формы передаточной функции объекта контроллера являются разомкнутым циклом CG и CG/(1+CG) с обратной связью.
Контроллер и величины ответа объекта измеряются в децибелах (дБ).
Файлы тематического исследования объекта контроллера
Следующие два тематических исследования используют эти файлы, в дополнение к скрипту инициализации и функции.
| Файл | Цель |
|---|---|
mech_stewart_control | Основная модель |
mech_stewart_control_deriv | Конфигурируемая подсистема: Производный блок или передаточная функция (отфильтрованы) |
mech_stewart_controllers | Конфигурируемая подсистема: Пустой указатель, ПИД или контроллер H-бесконечности |
mech_stewartplatform_leg | Модель Library участка платформы Стюарта; используемый шесть раз в подсистеме Объекта основной модели |
Для больше о разработке контроллеров
Проблемы и методы следующих двух тематических исследований только касаются основ системы управления. На практике необходимо рассмотреть дополнительные проблемы и цели. Также консультируйтесь со Ссылками.
Нахождение других рабочих точек
Чтобы полностью изучить объект, необходимо найти рабочие точки объекта кроме простых единиц используемыми здесь и оптимизировать контроллер в других представительных состояниях.
Смотрите предыдущее тематическое исследование, Обрезая и Линеаризуя Через Обратную Динамику.
Компенсация шума и неопределенности
Чтобы спроектировать больше устойчивых контроллеров, необходимо рассмотреть эффект неопределенности параметра и предупредить о шуме. Этот шаг включает сравнение типичных частот движения объекта, шумовых частот, и отфильтровал производные сокращения.
Следующие тулбоксы могут помочь с такими задачами:
Разработка для аппаратной реализации
Чтобы переместиться к аппаратной реализации, необходимо рассмотреть дискретизацию контроллера [8]. Среди других требований это требует использовать решатель фиксированного шага, оптимизируя размер шага решателя и частоту дискретизации, и настраивая отфильтрованное производное сокращение.
Смотрите итоговые два тематических исследования: