В этом примере показано, как настроить компенсаторы для системы управления с обратной связью с помощью конструктора систем управления.
С помощью конструктора систем управления можно:
1) Определение проектных требований к управлению графиками времени, частоты и полюсного/нулевого отклика.
2) Настроить компенсаторы с помощью:
Автоматизированные методы проектирования, такие как настройка PID, IMC и LQG.
Графическая настройка полюсов и нулей на графиках проектирования, таких как локус Боде и корень.
Разработка управления на основе оптимизации в соответствии с требованиями временной и частотной областей с помощью Simulink ® Design Optimization™.
3) Визуализация откликов с замкнутым и разомкнутым контуром, которые динамически обновляются для отображения производительности системы управления.
Для этого примера спроектируйте компенсатор для системы
1 с + 1
со следующими проектными требованиями:
Нулевая ошибка установившегося состояния по отношению к входу шага.
80% времени подъема менее 1 секунды.
Время отстаивания менее 2 секунд.
Максимальное превышение менее 20%.
Частота перехода с разомкнутым контуром менее 5 рад/с.
Используйте стандартную структуру обратной связи с контроллером в прямом направлении. Эта структура является архитектурой конструктора системы управления по умолчанию.
Откройте конструктор систем управления с указанным заводом.
controlSystemDesigner(tf(1,[1,1]))
На вкладке Система управления (Control System) можно выбрать метод настройки компенсатора и создать графики отклика для анализа производительности контроллера. Можно также хранить, сравнивать и экспортировать различные проекты систем управления.
Для этого примера выполните графическую настройку компенсатора с помощью редактора корневых локусов и редактора модов с разомкнутым контуром, а затем проверьте конструкцию с помощью метода Step Response с замкнутым контуром. По умолчанию эти ответы отображаются при открытии конструктора системы управления. Чтобы добавить дополнительные графики ответов, щелкните Новый график (New Plot).
Добавьте требования к конструкции временной области в график ответа на шаг. Щелкните правой кнопкой мыши область печати и выберите «Проектные требования» > «Создать». В раскрывающемся списке Тип требования к конструкции выберите Step response bound. Введите требования к конструкции временной области.
Нажмите кнопку ОК. Приложение добавляет требование к конструкции в график ответа на шаг в качестве закрашенной области исключения. Для выполнения этого требования ответ на шаг должен оставаться за пределами этого региона.
Чтобы задать требование к пересечению частотной области, щелкните правой кнопкой мыши область печати Редактора модов и выберите «Требования к конструкции» > «Создать». В раскрывающемся списке Тип требования к конструкции выберите Upper gain limitи укажите требования к конструкции.
Нажмите кнопку ОК.
Чтобы выполнить требование к конструкции с нулевой установившейся ошибкой, добавьте интегратор в компенсатор. Щелкните правой кнопкой мыши в области печати «Редактор корневого местоположения» и выберите «Добавить полюс/нуль» > «Интегратор».
Чтобы создать желаемую форму для графика локуса корня, добавьте вещественный ноль около -2. Щелкните правой кнопкой мыши область печати корневого местоположения и выберите «Добавить полюс/ноль» > «Реальный ноль». На графике корневого локуса щелкните левой кнопкой мыши действительную ось около -2.
Чтобы создать более быстрый отклик за счет увеличения коэффициента усиления компенсатора, в редакторе бодов перетащите отклик величины вверх. Чтобы удовлетворить требованиям к частоте пересечения, держите отклик ниже области исключения в редакторе Боде.
Для просмотра компенсатора щелкните правой кнопкой мыши в области печати «Редактор модов» или «Редактор корневого местоположения» и выберите «Редактировать компенсатор».
Можно также настроить параметры компенсатора с помощью диалогового окна Редактор компенсатора (Compensator Editor).
Помимо графической настройки можно также использовать методы автоматической настройки. Чтобы выбрать метод автоматической настройки, щелкните Методы настройки (Tuning Methods).
PID Tuning, IMC Tuning и LQG Synthesis - вычислять начальные параметры компенсатора на основе спецификаций настройки, таких как постоянные времени замкнутого цикла. Пример см. в разделе Проектирование LQG-трекера с помощью конструктора систем управления.
Настройка на основе оптимизации - оптимизация компенсаторов с использованием требований к проектированию во временной и частотной областях (требуется Simulink Design Optimization). Пример см. в разделе Настройка контроллера двигателя постоянного тока (Simulink Design Optimization).
Формирование цикла (Loop Shaping) - указание требуемой формы целевого цикла (требуется Toolbox™ надежного управления).