При настройке системы управления с помощью systune или Control System Tuner, используйте графики цели настройки для визуализации требований к конструкции с учетом настроенных ответов системы управления. Графики цели настройки графически показывают, где и насколько цели настройки удовлетворены или нарушены. Эта визуализация позволяет проверить, насколько близка ваша система управления к идеальной производительности. Это также поможет выявить проблемы с настройкой и дать подсказки о том, как улучшить дизайн.
Способ получения целевых графиков настройки зависит от рабочей среды.
В командной строке используйте viewGoal.
В настройщике системы управления каждая создаваемая цель настройки создает график цели настройки. При настройке системы управления эти графики обновляются в соответствии с настроенной конструкцией.
Форма графика цели настройки зависит от используемой цели настройки.
Для целей настройки во временной области график цели настройки является графиком во временной области соответствующего ответа системы. Следующий график, адаптированный из примера MIMO Control of Diesel Engine, показывает типичный график цели настройки для цели нарушения-отклонения временной области. Пунктирные линии представляют наихудший приемлемый отклик шага, заданный в цели настройки. Сплошная линия показывает соответствующий отклик настроенной системы.
Графики для целей настройки частотной области показывают целевой отклик и настроенный отклик в частотной области. Следующий график, адаптированный из примера Autopilot Fixed-Structure для пассажирского реактивного самолета, показывает график для цели усиления (TuningGoal.Gain в командной строке). Эта цель настройки ограничивает усиление между указанным входом и выходом частотно-зависимым профилем. На графике пунктирная линия показывает профиль усиления, заданный в цели настройки. Если отклик настроенной системы (сплошная линия) входит в затененную область, цель настройки нарушается. В этом случае цель настройки выполняется на всех частотах.
Сведения о интерпретации графиков цели настройки для целей границы стабильности см. в разделе Поля стабильности в настройке системы управления.
При некоторых целях настройки в частотной области может быть разница между профилем усиления, указанным в цели настройки, и профилем, используемым программным обеспечением для настройки. При этом закрашенная область графика отражает профиль, который программное обеспечение использует для настройки. Заданный профиль усиления и профиль усиления, используемый для настройки, могут отличаться, если:
Система управления настраивается в дискретное время, но профиль усиления задается в непрерывное время.
Программное обеспечение изменяет асимптоты указанного профиля усиления для улучшения числовой стабильности.
При настройке системы управления дискретным временем можно задать частотно-зависимые цели настройки с помощью функций передачи дискретного времени или непрерывного времени. Если используется функция непрерывной передачи времени, алгоритм настройки дискретизирует функцию передачи перед настройкой. Например, предположим, что цель настройки задана следующим образом.
W = zpk([],[0 -150 -150],1125000);
Req = TuningGoal.MaxLoopGain('Xloc',W);Предположим далее, что вы используете цель настройки с systune настройка дискретного времени genss модель или slTuner интерфейс. CL является результирующей настроенной системой управления. Чтобы проверить результат, создайте график цели настройки.
viewGoal(Req,CL)
Сюжет показывает Wмаксимальное усиление цикла непрерывного времени, указанное как пунктирная линия. Закрашенная область показывает дискретизированную версию W это systune использует для настройки. Дискретизированный максимальный коэффициент усиления контура отключается на частоте Найквиста, соответствующей времени выборки CL. Рядом с этим отрезком затененная область расходится от пунктирной линии.
График подчеркивает, что иногда предпочтительно задавать цели настройки для настройки дискретного времени с использованием профилей усиления дискретного времени. В частности, задание дискретно-временного профиля дает больший контроль над поведением профиля усиления вблизи частоты Найквиста.
При использовании цели настройки с частотно-зависимой спецификацией алгоритм настройки использует функцию взвешивания частоты для вычисления нормализованного значения цели настройки. Эта функция взвешивания определяется на основе указанного профиля усиления. Для числовой прослеживаемости функции взвешивания должны быть стабильными и правильными. Для числовой устойчивости их динамика должна находиться в том же частотном диапазоне, что и динамика системы управления. По этим причинам программное обеспечение может регулировать заданный профиль усиления, чтобы исключить нежелательную низкочастотную или высокочастотную динамику или асимптоты. Процесс модификации цели настройки для лучшего числового кондиционирования называется регуляризацией.
Например, рассмотрим следующую цель отслеживания.
R1 = TuningGoal.Tracking('r','y',tf([1 0 0],[1 2 1])); viewGoal(R1)
Здесь полоса пропускания управления составляет около 1 рад/с, а профиль усиления имеет два нуля при s = 0, которые становятся неустойчивыми полюсами в весовой функции (см. TuningGoal.Tracking для получения подробной информации). Регуляризация перемещает эти нули примерно до 0,01 рад/с, а максимальные уровни ошибок отслеживания снижаются примерно на 10-3 (0,1%). При необходимости повышения точности отслеживания можно явно указать частоту отсечения в профиле ошибок.
R2 = TuningGoal.Tracking('r','y',tf([1 0 5e-8],[1 2 1])); viewGoal(R2) set(gca,'Ylim',[1e-4,10])
Однако для цифровой безопасности регуляризованная функция взвешивания всегда выравнивается на очень низких и очень высоких частотах, независимо от заданного профиля усиления.
При работе в командной строке можно получить профиль регулируемого усиления с помощью getWeight или getWeights команды. Для получения дополнительной информации см. справочные страницы для отдельных целей настройки, для которых алгоритм настройки выполняет регуляризацию:
В настройщике системы управления нельзя просматривать регуляризованные функции взвешивания напрямую. Вместо этого используйте команды tuning-goal для создания эквивалентной цели настройки и используйте getWeight или getWeights для доступа к упорядоченным функциям.
Если результаты настройки не соответствуют требованиям проекта, настройте набор целей настройки, чтобы улучшить результаты. Например:
Назначьте цели настройки, которые должны соответствовать требованиям, как жесткие цели. Или расслабьте цели настройки, которые не являются абсолютными требованиями, обозначив их как мягкие цели.
Ограничение диапазона частот, в котором выполняются цели частотной области.
В окне «Настройка системы управления» используйте поле Enforce goal in frequency range диалогового окна цели настройки.
В командной строке используйте команду Focus имущества TuningGoal объект.
Если результаты настройки соответствуют требованиям проекта, можно проверить настроенную систему управления, как описано в разделе Проверка настроенной системы управления.