В этом примере показано, как использовать Control System Tuner, чтобы настроить систему управления, когда существуют изменения параметра объекта. 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 варьируются 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. 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 = '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 этим целям управления при изменениях параметра.
Смоделируйте дорожное воздействие величины 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.
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]);
Для получения дополнительной информации о выборе целей с обратной связью и функции веса, смотрите Устойчивое Управление Активной Приостановки (Robust Control Toolbox).
Открыть сеанс Control System Tuner для активного управления приостановкой, в модели Simulink, Двойной щелчок с оранжевым блоком. Настроенный блок установлен в Контроллер второго порядка, и три настраивающихся гола заданы, чтобы достигнуть обработки, комфорта и пропускной способности управления, аналогичной описанному выше. Для того, чтобы видеть, что производительность настройки, переходных процессов от дорожного воздействия до отклонения приостановки, ускорения тела и силы управления построена.
Обработка, Комфорт и цели Пропускной способности Управления заданы, когда усиление ограничивает, HandlingTarget/Wroad, ComfortTarget/Wroad и Wact/Wroad. Все функции усиления разделены на Wroad 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 урегулирования.
Рисунок 2: Control System Tuner с файлом сеанса.
Чтобы настроить контроллер, использующий Control System Tuner, на вкладке Tuning, нажимают Tune. Как показано в рисунке 3, этот проект удовлетворяет настраивающимся целям, 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. Варьируйтесь масса к 100, 200 и 300 для различных условий операции.
Для того, чтобы варьироваться, эти параметры в Control System Tuner, на вкладке Control System, при Изменениях Параметра, выбирают параметры Select, чтобы Варьироваться. Задайте параметры во вводном документе.
Рисунок 4: Определение изменений параметра.
На вкладке Parameter Variations нажмите Manage Parameters. В диалоговом окне переменных модели Select выберите Mb.
Рисунок 5: Выберите параметр, чтобы варьироваться из модели.
Теперь параметр Mb добавляется со значениями по умолчанию в таблице изменений параметра.
Рисунок 6: таблица изменений Параметра со значениями по умолчанию.
Чтобы сгенерировать изменения быстро, нажмите Generate Values. В диалоговом окне Generate Parameter Values задайте значения 100, 200, 300 для Mb, и нажмите Overwrite.
Рисунок 7: Сгенерируйте окно значений.
Все значения заполняются в таблице изменений параметра. Чтобы установить изменения параметра на Control System Tuner, нажмите Apply.
Рисунок 8: таблица изменений Параметра с обновленными значениями.
Несколько линий появляются в настройке цели и графиков отклика из-за изменений параметра. Спроектированный контроллер для номинального значения параметров вызывает нестабильную систему с обратной связью.
Рисунок 9: Control System Tuner с несколькими изменениями параметра.
Настройте контроллер, чтобы удовлетворить обработке, комфорту и целям пропускной способности управления путем нажатия на Мелодию во вкладке Tuning. Настройка алгоритма пытается удовлетворить этим целям 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. Чтобы исследовать производительность настроенных параметров на модели Simulink, обновите контроллер в модели Simulink путем нажатия на Update Blocks на вкладке Control System.
Симулируйте модель для каждого из изменений параметра. Затем с помощью Инспектора Данных моделирования исследуйте результаты на все симуляции. Результаты показывают в рисунке 11. Для всех трех изменений параметра диспетчер пытается минимизировать отклонение приостановки и ускорение тела с минимальным усилием по управлению.
Рисунок 11: производительность Контроллера на модели Simulink.