В этом примере показано, как использовать Simulink® Design Optimization™, чтобы настроить компенсатор в модели Simulink. Вы добавите требования к производительности далее совершенствовать и оптимизировать первоначальный проект компенсатора, выполняемый с Simulink® Control Design™ (см. Один Проект Компенсатора Обратной связи/Предварительного фильтра Цикла (Simulink Control Design)).
С Simulink Design Optimization можно графически задать конструктивные требования и требования к производительности для системы путем расположения границ на графики отклика те, которые Предвещают, Николс, Полюс/Нуль, Шаг или Импульс. Затем с помощью основанных на оптимизации методов можно автоматически настроить элементы компенсатора, чтобы удовлетворить конструктивным требованиям. Элементы компенсатора, которые являются настраиваемыми через основанную на оптимизации настройку, включают усиления, полюса и нули.
Требует Simulink® Control Design™.
Откройте модель с помощью команды ниже и дважды щелкните по оранжевому блоку, чтобы запустить приложение Control System Designer.
speedctrl_demo
Этот пример проектирует одну обратную связь для регулировки скорости механизма. Предварительный проект ПИ-контроллера был создан с помощью Simulink Control Design (см. Один Проект Компенсатора Обратной связи/Предварительного фильтра Цикла (Simulink Control Design)), и используется в качестве начальной точки, чтобы далее совершенствовать проект с помощью оптимизации ответа. Этот пример настроит контроллер, чтобы удовлетворить в следующий раз - и требования по производительности частотного диапазона:
Требование 1. Более низкий амплитудный предел на переходном процессе выход-0.1 и 3-секундное время нарастания, чтобы достигнуть 95% заданного значения.
Требование 2. Максимальное перерегулирование 1% для модульного переходного процесса от Speed Reference к Speed Output.
Требование 3. Минимальное усиление цикла 10 дБ по частотному диапазону 1e-4 к 1 рад/секунда, чтобы гарантировать хорошее выходное подавление помех и отслеживание уставки по этому частотному диапазону.
Требование 4. Максимальное усиление цикла-10db по частотному диапазону 10 к 1e4 рад/секунда, чтобы гарантировать соответствующее высокочастотное шумовое отклонение, и вместе с требованием к низкой частоте, гарантировать пропускную способность цикла между 1 и 10 рад/секунда.
И время - и оптимизация ответа частотного диапазона интегрированы в приложение Control System Designer. Во вкладке Control System, в Настраивающих Методах выпадающий список, выбирают Optimization Based Tuning.
Первый шаг в конфигурировании оптимизации должен выбрать элементы компенсатора, чтобы настроиться. Поскольку этот пример выбирает Gain и Real Zero из ПИД-регулятора; ссылочный фильтр не настраивается.
Следующий шаг должен создать конструктивные требования, которым должна удовлетворить оптимизация. Конструктивные требования визуализируются на графиках отклика системы. Можно добавить графики отклика при помощи Графической Настройки или выпадающие списки New Plot в приложении Control System Designer. "Начало работы с Control System Designer" пример показывает, как использовать Control System Designer.
Существует два способа добавить требования; можно добавить их использующий Добавление новой кнопки конструктивных требований на вкладке Design Requirements в окне Response Optimization или путем щелчка правой кнопкой по графику отклика и выбора Design Requirements-> New.
Добавить Требование 1, чтобы ограничить более низкую амплитуду выхода, следующего из входа шага,
1. Щелкните правой кнопкой мыши по более низкому переходному процессу и выберите Design Requirements-> New.
2. Задайте нижний предел как-0.1 в области значений времени от 0 до 5 секунд.
Это создает более низкий амплитудный предел на переходном процессе как показано на следующем рисунке.
Чтобы добавить требование времени нарастания в переходной процесс, можно графически управлять более низким амплитудным требованием к переходному процессу.
1. Щелкните правой кнопкой мыши по более низкому амплитудному предельному требованию и выберите Split, чтобы разделить сегмент в две части.
2. Щелкните правой кнопкой мыши по второму сегменту требования и выберите Extend к inf, чтобы расширить его к бесконечности.
3. Щелкните правой кнопкой мыши по второму сегменту требования, выберите Edit и установите значения, чтобы представлять 95%-е время нарастания в 3 секунды.
Кроме того, можно щелкнуть левой кнопкой по второму сегменту требования и перетащить его в положение.
Затем добавьте Требование 2 для максимального перерегулирования к переходному процессу. Ограничения временного интервала на переходный процесс показывают на следующем рисунке.
График показывает более низкий амплитудный предел-0.1, максимальное перерегулирование и 95% модульного значения переходного процесса 1,01 и 0.95 соответственно.
Добавить Требование 3 для минимального усиления цикла,
1. Нажмите Add новые конструктивные требования во вкладке Design Requirements окна Response Optimization.
2. Задайте Предвещать нижний предел величины для разомкнутого контура как 10 дБ по частотному диапазону 1e-4 к 1 рад/секунда.
Это создает минимальное ограничение усиления цикла на Предвещать график величины как показано в следующей фигуре.
Добавьте Требование 4 для максимального усиления цикла к Предвещать графику величины удовлетворить техническим требованиям общего замысла. Предвещать график величины показывает минимальное и максимальное усиление цикла по заданному частотному диапазону.
Выберите конструктивные требования для оптимизации от вкладки Design Requirements. После того, как вы выбрали требования, таблица Design Requirements кажется как показано следующей:
После определения конструктивных требований и выбора элементов компенсатора, чтобы настроиться, оптимизация готова запустить. Выберите вкладку Optimization и нажмите кнопку Start Optimization. Во время оптимизации обновление графиков отклика и числовые данные о прогрессе отображены во вкладке Optimization.
Можно проверять, как хорошо оптимизированный проект соответствует заданным конструктивным требованиям путем просмотра оптимизированных ответов (показанный ниже).
Чтобы проверить проект компенсатора на полной нелинейной модели Simulink, возвратитесь к Control System Designer и нажмите кнопку Update Simulink Block Parameters, чтобы записать компенсатор обратно к модели Simulink. Можно теперь симулировать модель Simulink с недавно спроектированным компенсатором.
bdclose('speedctrl_demo')