В этом примере показано, как настроить несколько компенсаторов (обратную связь и предварительный фильтр) для управления одним контуром с помощью конструктора систем управления.
Откройте модель управления скоростью двигателя и сделайте несколько минут, чтобы изучить ее.
open_system('scdspeedctrl')
В этом примере представлен процесс проектирования одноконтурной системы управления с компенсаторами обратной связи и предварительного фильтра. Целью проекта является:
Отслеживание опорного сигнала из шагового блока Simulink scdspeedctrl/Speed Reference. Проектное требование состоит в том, чтобы иметь время установки менее 5 секунд и нулевую установившуюся ошибку на эталонном входе шага.
Отклонение неизмеренного нарушения выходного сигнала, указанного в подсистеме scdspeedctrl/External Disturbance. Проектное требование состоит в том, чтобы уменьшить пиковое отклонение до 190 об/мин и иметь нулевую ошибку установившегося состояния для входа ступенчатого возмущения.
В этом примере стабилизация контура обратной связи и отклонение выходного возмущения достигаются за счет проектирования PID-компенсатора scdspeedctrl/PID Controller. Предварительный фильтр scdspeedctrl/Reference Filter используется для настройки реакции системы обратной связи на изменения в эталонном отслеживании.
В этом примере конструктор системы управления используется для настройки компенсаторов в системе обратной связи. Открытие конструктора системы управления
Запустите предварительно настроенную сессию конструктора системы управления, дважды щелкнув подсистему в левом нижнем углу модели.
Настройте конструктор систем управления с помощью следующей процедуры.
Чтобы открыть конструктор систем управления, в окне модели Simulink в галерее Apps щелкните Конструктор систем управления.
При запуске конструктора систем управления открывается диалоговое окно Править архитектуру (Edit Architecture).
В диалоговом окне «Редактирование архитектуры» на вкладке «Блоки» нажмите кнопку «Добавить блоки» и выберите следующие блоки для настройки:
scdspeedctrl/Reference Filter
scdspeedctrl/PID Controller
На вкладке Сигналы (Signals) точки анализа, определенные в модели Simulink, автоматически добавляются как Расположения (Locations).
Входные данные: scdspeedctrl/Speed Reference выходной порт 1
Вход scdspeedctrl/External Disturbance/Step Disturbance выходной порт 1
Продукция scdspeedctrl/Speed Output выходной порт 1
На вкладке Опции линеаризации (Linearization Options) в раскрывающемся списке Рабочая точка (Operating Point) выберите Исходное условие модели (Model Initial Condition).
Создайте новые графики для просмотра ответов на шаги при настройке контроллеров. В конструкторе систем управления щелкните Новый график (New Plot) и выберите Новый шаг (New Step). В раскрывающемся меню «Выбор ответа на график» выберите «Новый ответ на передачу ввода-вывода». Сконфигурируйте ответ следующим образом:
Для просмотра ответа нажмите кнопку «Печать».
Аналогично, создайте график ответа на шаг, чтобы показать отклонение возмущения. В диалоговом окне New Step to Plot настройте ответ следующим образом:
Конструктор систем управления содержит несколько методов настройки системы управления:
Вручную настройте параметры каждого компенсатора с помощью редактора компенсатора. Дополнительные сведения см. в разделе Настройка блоков Simulink с помощью редактора компенсаторов (Simulink Control Design).
Графическая настройка полюсов компенсатора, нулей и коэффициентов усиления с использованием графиков Бода, локуса корня или редактора Николса с разомкнутым/замкнутым контуром. Нажмите «Методы настройки» и выберите редактор в разделе «Графическая настройка».
Оптимизация параметров компенсатора с использованием требований к проектированию во временной и частотной областях (требуется программное обеспечение Simulink Design Optimization™). Нажмите «Методы настройки» и выберите «Настройка на основе оптимизации». Дополнительные сведения см. в разделе Обеспечение соблюдения требований к времени и частоте при проектировании одноконтурного контроллера (Simulink Design Optimization).
Вычислять начальные параметры компенсатора с помощью автоматизированной настройки на основе таких параметров, как постоянные времени замкнутого цикла. Нажмите Tuning Methods (Методы настройки) и выберите PID Tuning (Настройка PID), Internal Model Control (IMC) Tuning (Настройка внутренней модели), Loop Shaping (требуется программное обеспечение Toolbox™ надежного управления) или LQG Synthesis (Синтез LQG).
Проектные требования удовлетворяют следующим параметрам компенсатора:
scdspeedctrl/PID Controller имеет параметры:
P = 0.0012191
I = 0.0030038scdspeedctrl/Reference Filter:
Numerator = 10
Denominator = [1 10]Ответы системы с замкнутым контуром показаны ниже:
Чтобы записать параметры компенсатора обратно в модель Simulink, щелкните Обновить блоки (Update Blocks). Затем можно протестировать конструкцию на нелинейной модели.
bdclose('scdspeedctrl')