В этом примере показано, как использовать Model Linearizer, чтобы обработать в пакетном режиме, линеаризуют модель Simulink®. Вы варьируетесь значения параметра модели и получаете несколько разомкнутый контур и передаточные функции с обратной связью из модели.
scdcascade модель, используемая для этого примера, содержит пару каскадных циклов управления с обратной связью. Каждый цикл включает ПИ-контроллер. Модели объекта управления, G1 (внешний контур) и G2 (внутренний цикл), являются моделями LTI. В этом примере вы используете Model Linearizer, чтобы варьироваться параметры ПИ-контроллера и анализировать динамика внешнего контура и внутренний цикл.
В командной строке MATLAB® откройте модель Simulink.
mdl = 'scdcascade';
open_system(mdl)Чтобы открыть Model Linearizer, в окне модели Simulink, в галерее Apps, нажимают Model Linearizer.
Анализировать поведение внутреннего цикла, очень усиления ПИ-контроллера внутреннего цикла, C2. Как вы видите путем осмотра блока контроллера, пропорциональная составляющая является переменной Kp2, и интегральной составляющей является Ki2. Исследуйте эффективность внутреннего цикла для двух различных значений каждого из этих усилений.
В Parameter Variations выпадающий список нажмите
Select parameters to vary.
Вкладка Parameter Variations открывается. нажмите
Manage Parameters.
В диалоговом окне переменных модели Select проверяйте параметры, чтобы варьироваться, Ki2 и Kp2.
Выбранные переменные появляются в таблице Parameter Variations. Каждый столбец в таблице соответствует одной из выбранных переменных. Каждая строка в таблице представляет один (Ki2,Kp2) пара, в которой можно линеаризовать. Эти комбинации значения параметров называются parameter samples. Когда вы линеаризуете, Model Linearizer вычисляет столько же линейных моделей, сколько существуют выборки параметра или строки в таблице.
Задайте выборки параметра, на которых можно линеаризовать модель. В данном примере задайте четыре (Ki2,Kp2) пары, (Ki2,Kp2) = (3.5,1), (3.5,2), (5,1), и (5,2). Введите эти значения в таблицу вручную. Для этого выберите строку в таблице. Затем выберите Insert Row> Insert Row Below дважды.
Отредактируйте значения в таблице как показано, чтобы задать четыре (Ki2,Kp2) пары.
Совет
Для получения дополнительной информации о настройке значений параметров, смотрите, Задают Выборки Параметра для Пакетной Линеаризации
Чтобы анализировать эффективность внутреннего цикла, извлеките передаточную функцию из входа u1 внутреннего цикла к внутреннему объекту выход y2, вычисленный с открытым внешним контуром. Чтобы задать этот ввод-вывод для линеаризации, во вкладке Linear Analysis, в Analysis I/Os выпадающий список, выбирают Create New Linearization I/Os.
Задайте ввод-вывод, установленный путем создания:
Входное возмущение указывает на u1
Выходное измерение указывает на y2
Пропуск цикла в e1
Назовите ввод-вывод установленным путем ввода InnerLoop в поле Variable name Создать линеаризации ввод-вывод установил диалоговое окно. Настройка диалогового окна как показано.
Совет
Для получения дополнительной информации об определении линеаризации I/Os, смотрите, Задают Фрагмент Модели, чтобы Линеаризовать.
Нажмите OK.
Теперь, когда вы задали изменения параметра и аналитический набор ввода-вывода для внутреннего цикла, линеаризуете модель и исследуете переходный процесс. Нажмите
Step.
Model Linearizer линеаризует модель на каждой из выборок параметра, которые вы задали в таблице Parameter Variations. Новая переменная, linsys1, появляется в разделе Linear Analysis Workspace Браузера Данных. Эта переменная является массивом пространства состояний (ss) модели, один для каждого (Ki2,Kp2) пара. График показывает переходные процессы всех записей в linsys1. Этот график дает вам смысл области значений переходных процессов системы в рабочих диапазонах, покрытых сеткой параметра.
Исследуйте общую производительность каскадной системы управления для различных значений контроллера внешнего контура, C1. Для этого варьируйтесь коэффициенты Ki1 и Kp1, при хранении Ki2 и Kp2 зафиксированный в значениях задан в модели.
Во вкладке Parameter Variations нажмите
Manage Parameters. Очистите Ki2 и Kp2 флажки и проверка Ki1 и Kp1. Нажмите OK.
Используйте Model Linearizer, чтобы сгенерировать значения параметров автоматически. Нажмите
Generate Values. В столбце Values таблицы Generate Parameter Values введите выражение, задающее возможные значения для каждого параметра. Например, варьируйтесь Kp1 и Ki1 ± 50% их номинальной стоимости, путем ввода выражений как показано.
All Combinations gridding метод генерирует полную сетку параметра (Kp1,Ki1) пары, чтобы вычислить линеаризацию во всех возможных комбинациях заданных значений. Нажмите
Overwrite, чтобы заменить все значения в таблице Parameter Variations со сгенерированными значениями.
Поскольку вы хотите исследовать полную передаточную функцию с обратной связью системы, создайте новый набор ввода-вывода линеаризации. Во вкладке Linear Analysis, в Analysis I/Os выпадающий список, выбирают Create New Linearization I/Os. Сконфигурируйте r как входная точка возмущения и система выход y1m как выходное измерение. Нажмите OK.
Линеаризуйте модель с изменениями параметра и исследуйте переходной процесс получившихся моделей. Нажмите
Step, чтобы линеаризовать и сгенерировать новый график для нового массива моделей, linsys2.
График шага показывает ответы каждой модели в массиве. Этот график дает вам смысл области значений переходных процессов системы в рабочих диапазонах, покрытых сеткой параметра.
Примечание
Несмотря на то, что новый график отражает новый набор изменений параметра, Step Plot 1 и linsys1 неизменны. Тот график и массив все еще отражают линеаризацию, полученную с изменениями параметра внутреннего цикла.
Результаты обеих пакетной линеаризации, linsys1 и linsys2, массивы пространства состояний (ss) модели. Используйте эти массивы для последующего анализа любым из нескольких способов:
Создайте графики дополнительного анализа, такие как Диаграммы Боде, или графики импульсной характеристики, как описано в Анализируют Результаты Используя Графики отклика Model Linearizer.
Исследуйте отдельные ответы в графиках для анализа как описано в, Анализируют Пакетные Результаты Линеаризации в Model Linearizer.
Перетащите массив от Линейной Аналитической Рабочей области до рабочего пространства MATLAB.
Можно затем использовать инструменты системы управления Control System Toolbox™, такие как приложение Linear System Analyzer, чтобы анализировать результаты линеаризации. Или, используйте инструменты системы управления Control System Toolbox, такой как pidtune или Control System Designer, чтобы спроектировать контроллеры для линеаризованных систем.
Также смотрите, Подтверждают Пакетные Результаты Линеаризации для получения информации о проверке результатов линеаризации в рабочем пространстве MATLAB.