Спроектируйте оптимизацию, чтобы соответствовать времени - и требования частотного диапазона (графический интерфейс пользователя)
В этом примере показано, как настроить контроллер, чтобы удовлетворить времени - и конструктивные требования частотного диапазона с помощью инструмента Response Optimization.
Пример требует Simulink® Control Design™.
Самолет продольная модель управления полетом
Откройте модель Simulink.
sys = 'sdoAircraft';
open_system(sys);
Модель самолета основана на slexAircraftExample Simulink модель. Модель включает:
Подсистемы к динамике самолета модели (
Aircraft Dynamics Model), порывы ветра (Dryden Wind Gust Models), и экспериментальные G-силы (Pilot G-force calculation).
Ступенчатое изменение применилось к джойстику самолета в 1 секунду в симуляцию, которая заставляет самолет делать подачу вверх.
Проблема проектирования контроллера
Вы настраиваете усиления контроллера, чтобы встретиться в следующий раз - и конструктивные требования частотного диапазона:
Угол нападения
alphaответ на ступенчатое изменение в джойстике имеет время нарастания меньше чем 1 второго, меньше чем 1%-го перерегулирования и обосновывается к в 1% устойчивого состояния меньше 5 секунд
Цикл управления уровня подачи имеет хорошее отслеживание ниже шумового отклонения на 20 дБ и на 1 рад/с выше 100 рад/с
Ответ замкнутого цикла от джойстика до экспериментальной G-силы ниже на 0 дБ выше 5 рад/с.
Эти требования уменьшают высокочастотные G-силы, испытанные пилотом в ответ на изменения джойстика при тихом поддержании производительности рейса.
Модель включает следующие блоки (от Simulink® Design Optimization™ и библиотек Simulink Control Design Model Verification):
Alpha Responseзадает альфа-требование переходного процесса.
Pitch Rate Loopзадает требование к производительности уровня подачи.
Входные параметры/выходные параметры линеаризации уже выбраны во вкладке Linearizations. Цикл уровня подачи начинает с входа контроллера (сигнал ошибки контроллера) и заканчивается при выходе датчика уровня подачи. Цикл угла нападения открыт сигнал так, чтобы блок только вычислил ответ цикла уровня подачи. Линейная система вычисляется во времени симуляции 0.
Вкладка Bounds задает следующие требования формы цикла уровня подачи:
Больше, чем 20 дБ в области значений от 0,01 рад/с до 0,1 рад/с
Больше, чем 0 дБ в области значений от 0,1 рад/с до 1 рад/с
Меньше чем-20 дБ в области значений от 100 рад/с до 1 000 рад/с
Pilot G Responseзадает требование G-силы.
Входные параметры/выходные параметры линеаризации уже выбраны во вкладке Linearizations. Линейная система вычисляется во времени симуляции 0.
Вкладка Bounds задает требования G-силы меньше чем 0 дБ в области значений 5 рад/с 100 рад/с.
Откройте Response Optimization Tool
Откройте инструмент Response Optimization, чтобы сконфигурировать и запустить задачи оптимизации проекта в интерактивном режиме. Нажмите Response Optimization на диалоговом окне Параметров блоков Alpha Response, Pitch Rate Loop или Pilot G Response блок. В качестве альтернативы введите sdotool('sdoAircraft'). Чтобы показать несколько графиков требования одновременно, используйте вкладку View в инструменте.
Инструмент обнаруживает требования, заданные в блоках Model Verification, и автоматически включает их как требования, чтобы удовлетворить.
Задайте переменные проекта
Задайте следующие параметры модели как переменные проекта для оптимизации:
Контроллер получает
KiиKf
Датчик уровня подачи получает
Kq
Альфа-датчик получает
Ka
В Наборе Переменных Проекта выпадающий список выберите New. Диалоговое окно, чтобы выбрать параметры модели для оптимизации открывается.
Выберите Ki, Kf, Kq и Ka. Щелкните <<, чтобы добавить выбранные параметры в набор переменных проекта.
Задайте минимальные и максимальные значения усиления, Ki и Kf значения должны остаться отрицательными в то время как Ka и Kq должен остаться положительным.
Нажмите Enter после того, как вы введете значения.
Нажать ОК. Новая переменная DesignVars появляется в Response Optimization Tool Workspace.
Оцените первоначальный проект
Нажмите Plot Model Response, чтобы симулировать модель и проверять, как хорошо первоначальный проект удовлетворяет конструктивным требованиям.
Графики показывают, что текущий проект не удовлетворяет экспериментальному требованию G-силы, и альфа-требование перерегулирования переходного процесса нарушено.
Оптимизируйте проект
Создайте график отобразиться, как переменные контроллера изменяются во время оптимизации. В Данных, Чтобы Построить выпадающий список, выберите DesignVars, который содержит переменные Ki проекта оптимизации, Kf, Kq и Ka. В Добавить Графике выпадающий список выберите график Iteration.
Нажмите Optimize.
Чтобы загрузить предварительно сконфигурированный файл и запустить оптимизацию, нажмите Open во вкладке Response Optimization и выберите sdoAircraft_sdosession.mat. Кроме того, загрузите проект путем ввода:
>> загружают sdoAircraft_sdosession
>> sdotool (SDOSessionData)
Окно прогресса оптимизации обновляется в каждой итерации и показывает, что оптимизация сходилась после 5 итераций.
Alpha Response и Pilot G Response графики показывают, что конструктивным требованиям удовлетворяют. DesignVars постройте показывает, что усиления контроллера сходились к новым значениям.
Чтобы просмотреть оптимизированные значения переменных проекта, нажмите DesignVars в Response Optimization Tool Workspace. Оптимизированные значения переменных проекта автоматически обновляются в модели Simulink.
% Close the model bdclose('sdoAircraft')