Модель синхронизации Engine с управлением замкнутым циклом

Открытая модель

В этом примере показано, как улучшить версию модели механизма разомкнутого цикла (sldemo_engine - описанный в "Моделировании Синхронизации Engine Используя Инициированные Подсистемы" пример). Эта модель, sldemo_enginewc, содержит с обратной связью и проявляет гибкость и расширяемость моделей Simulink®. В этой расширенной модели цель контроллера состоит в том, чтобы отрегулировать скорость вращения двигателя с быстрым приводом дросселя, таким, что изменения в крутящем моменте загрузки оказывают минимальное влияние. Это легко выполняется в Simulink путем добавления ПИ-контроллера дискретного времени в модель механизма.

Модель с обратной связью

Мы выбрали закон о надзоре, который использует пропорциональное управление плюс интегралом (PI). Интегратор необходим, чтобы настроить установившийся дроссель, когда рабочая точка изменяется, и пропорциональный термин компенсирует задержку фазы, введенную интегратором.

Примечание: См. модель механизма разомкнутого цикла (эта модель является расширенной версией модели разомкнутого цикла).

Уравнение 1

$\theta = K_{\rho}(N_{set}-N) + K_I \int (N_{set}-N) dt$

$N_{set} = \mbox{ speed set point (rpm) }$

$K_{\rho} = \mbox{ proportional gain }$

$K_I = \mbox{ integral gain }$

Открытие и выполнение симуляции

Открыть этот тип модели sldemo_enginewc на терминале MATLAB® (нажимают на гиперссылку, если вы используете Справку MATLAB). Нажмите кнопку "Play" на панели инструментов модели, чтобы запустить симуляцию.

Примечание: модель регистрирует соответствующие данные к рабочему пространству MATLAB в структуре под названием sldemo_enginewc_output. Регистрируемые сигналы имеют синий индикатор (см. модель). Читайте больше о Сигнале, Входящем в систему Справка Simulink.

Рисунок 1: модель механизма с обратной связью и результаты симуляции

В этой модели мы нанимаем контроллер дискретного времени, который подходит для реализации микропроцессора. Интегральный термин в уравнении 1 должен таким образом быть понят приближением дискретного времени. Как типично в промышленности, выполнение контроллера синхронизируется с вращением коленчатого вала механизма. Контроллер встраивается в инициированную подсистему, которая инициирована сигналом синхронизации клапана, описанным выше.

Подробная конструкция подсистемы 'Контроллера' проиллюстрирована в рисунке 2. Знаменитый использование блока 'PID Controller'. Этот блок реализует пропорционально-интегральную систему управления в дискретное время. Отметьте установку набором шага расчета (внутренне) в -1. Это указывает, что блок наследовал свой шаг расчета в этом случае, выполняющем каждый раз, когда подсистема инициирована. Ключевой компонент, который делает это инициированной подсистемой, является блоком 'Trigger', показанным в нижней части рисунка 2. Любая подсистема может быть преобразована в инициированную подсистему путем перетаскивания копии этого блока в схему подсистемы от библиотеки Simulink Connections.

Рисунок 2: подсистема контроллера Скорости

Результаты

Типичные результаты симуляции показывают в рисунке 3. Сетбол скорости продвигается от 2000 rpm к 3000 rpm в t = 5 sec. Воздействия крутящего момента идентичны используемым в sldemo_engine, модель разомкнутого цикла (открывают другую модель механизма). Отметьте быстрый переходный процесс с нулевой установившейся ошибкой. Несколько альтернативных настроек контроллера (Ki и Kp) показаны. Они могут быть настроены пользователем в командной строке MATLAB. Это позволяет инженеру изучать относительные эффекты изменений параметра.

Рисунок 3: Типичные результаты симуляции

Закрытие модели

Закройте модель. Очистите записанные данные.

Заключения

Способность смоделировать нелинейные, сложные системы, такие как модель механизма, описанная здесь, является одной из ключевых возможностей Simulink. Степень симуляции очевидна в представлении моделей выше. Simulink сохраняет точность модели, включая точно синхронизированные цилиндрические события потребления, который очень важен в создании модели этого типа. Полная система регулировки скорости проявляет гибкость Simulink. В частности, подходы моделирования Simulink позволяют быстрое прототипирование управляемого прерыванием контроллера скорости вращения двигателя.

Примечание: См. модель механизма разомкнутого цикла (эта модель является расширенной версией модели разомкнутого цикла).

Ссылки

[1] П.Р. Кроссли и Дж.А. Кук, Управление 'Международной конференции IEEE® 91', Публикация 332 Конференции, издание 2, стр 921-925, 25-28 марта 1991, Эдинбург, Великобритания.

[2] Модель Simulink. Разработанный Кеном Буттсом, Ford Motor Company®. Измененный Полом Барнардом, Тедом Лифельдом и Стэном Квинном, MathWorks®, 1994-7.

[3] Дж. Дж. Москва и Дж. К. Хедрик, "Автомобильное Моделирование Engine для Приложения Управления в режиме реального времени", Proc.1987 ACC, стр 341-346.

[4] Б. К. Пауэлл и Дж. А. Кук, "Нелинейная Низкая частота Феноменологическое Моделирование Engine и Анализ", Proc. 1987 ACC, стр 332-340.

[5] Р. В. Викс и Дж. Дж. Москва, "Автомобильное Моделирование Engine для Управления в режиме реального времени Используя Matlab/Simulink", 1 995 SAE Intl. Газета конгресса 950417.

Документация