Эталонный адаптивный контроллер модели

Адаптивное управление ссылочной моделью на основе PID с дискретным временем

Библиотека:
Simscape / Электрический / Контроль / Общий Контроль

Описание

Блок эталонного адаптивного контроллера модели реализует дискретное пропорционально-интегрально-производное (PID) модель эталонного адаптивного управления (MRAC). Тремя основными компонентами системы MRAC являются эталонная модель, механизм регулировки и контроллер.

Уравнения

Уравнение управления:

$_{upid} (k) =_{} [_{Kp} \frac{_{+}}{}_{KiTszz} \frac{-}{1_{} +} Kdz -$ 1Tsz] e (k),

где:

_upid - выходной сигнал контроллера.
_Kp - пропорциональный коэффициент усиления.
_Ki - интегральное усиление.
_Kd - дифференциальное усиление.
_Ts - время выборки.
e - ошибка.

Ссылочная модель является передаточной функцией для системы с замкнутым контуром. Эта модель фиксирует требуемое поведение системы с замкнутым контуром. Он реализован как функция дискретной передачи времени

$_{Gm} (z) \frac{= B}{(z)}$ A (z).

Механизм адаптации корректирует действие управления на основе ошибки между выходом установки и выходом эталонной модели как

$λ = (y_{} -_{} \frac{ym)_{} ym}{-}$ γ Цзз − 1,

где:

start- параметр адаптации.
y - выход установки.
_ym - вывод ссылочной модели.
γ - скорость обучения.

Увеличение значения γ приводит к более быстрой адаптации к изменениям растений.

Регулируемый управляющий сигнал u равен

$u (k)_{=} upid (k)$ start( k).

Порты

Вход

развернуть все

`r` - Ссылка на установку, r
скаляр

Опорный сигнал системы установки.

Типы данных: single | double

`y` - Производительность установки, у
скаляр

Выходной сигнал системы установки.

Типы данных: single | double

`Reset` - Перезагрузка интегратора
скаляр

Внешний сигнал сброса (передний фронт) для интегратора.

Типы данных: Boolean

Продукция

развернуть все

`u` - Регулируемый выход контроллера, u
скаляр

Регулируемый управляющий сигнал.

Типы данных: single | double

Параметры

развернуть все

Параметры контроллера

`Proportional gain` - Пропорциональный коэффициент усиления регулятора, _Кп
`1` (по умолчанию) | положительный скаляр

Пропорциональный коэффициент усиления, _Kp, контроллера.

`Integral gain` - Интегральный коэффициент усиления контроллера, _Ki
`1` (по умолчанию) | положительный скаляр

Интегральный коэффициент усиления, _Ki, контроллера.

`Derivative gain` - Коэффициент усиления производной контроллера, _Kd
`0` (по умолчанию)

Коэффициент усиления производной, _Kd, контроллера.

`Anti-windup gain` - Усиление защиты контроллера от навивки
`1` (по умолчанию) | положительный скаляр

Усиление защиты контроллера от витков.

`Use filtered derivative` - Параметр фильтра
`on` (по умолчанию) | off

Выберите, следует ли использовать коэффициент фильтра для опорного сигнала.

Зависимости

Параметр Коэффициент фильтра отображается, только если установлен флажок Использовать отфильтрованную производную.

`Filter coefficient` - Коэффициент фильтра опорного сигнала
`100` (по умолчанию)

Коэффициент фильтра для опорного сигнала.

Зависимости

Этот параметр отображается, только если установлен флажок Использовать отфильтрованную производную.

`Control action upper limit` - Верхний предел управляющего сигнала, _{upid_max}
`5` (по умолчанию)

Верхняя граница для управляющего сигнала.

`Control action lower limit` - Нижний предел управляющего сигнала, _{upid_min}
`-5` (по умолчанию)

Нижняя граница для управляющего сигнала.

`Sample time (-1 for inherited)` - Время блочной выборки
`-1` (по умолчанию) | положительный скаляр

Время (в секундах) между последовательными выполнением блоков. Во время выполнения блок выдает выходные данные и, при необходимости, обновляет свое внутреннее состояние. Дополнительные сведения см. в разделе Что такое время образца? и Укажите время образца.

Если этот блок находится внутри запускаемой подсистемы, наследуйте время выборки, установив для этого параметра значение -1. Если этот блок находится в модели непрерывного шага переменной, укажите время выборки явно, используя положительный скаляр.

Зависимости

Если для параметра «Время выборки» (-1 для унаследованного) задано значение -1 и в настройках ссылочной модели задайте параметризацию модели как Continuous-timeпараметр времени дискретизации выборки становится видимым в настройках ссылочной модели.

Ссылочная модель

`Model parameterization` - Дискретная или непрерывная модель
`Discrete-time` (по умолчанию) | `Continuous-time`

Математическая модель контроллера.

Зависимости

Выбор:

Discrete-time обеспечивает видимость дискретно-временных параметров.
Continuous-time делает параметры непрерывного времени видимыми. Кроме того, если для параметра Controller Parameter установлено значение Sample time (-1 для унаследованного) -1, выбор этой опции делает параметр Дискретизация времени выборки видимым в настройках ссылочной модели.

`Discrete-time numerator` - Числитель функции передачи дискретного времени
`[0.01 -0.0099]` (по умолчанию)

Числитель функции передачи дискретного времени.

Зависимости

Выбор Discrete-time для параметризации модели делает этот параметр видимым.

`Discrete-time denominator` - Знаменатель дискретно-временной передаточной функции
`[1 -1.9801 0.9802]` (по умолчанию) | вектор

Знаменатель для дискретно-временной передаточной функции.

Зависимости

Выбор Discrete-time для параметризации модели делает этот параметр видимым.

`Discretization sample time` - Время выборки для дискретизации
`0.01` (по умолчанию) | `-1` или положительное число

Время в секундах между последовательными дискретизациями. Если время выборки блока наследуется, укажите время выборки дискретизации явным образом.

Зависимости

Этот параметр отображается только при выполнении обоих условий:

В настройках Control Parameters для параметра Sample time (sample time (-1 для унаследованных) установлено значение -1.
В настройках ссылочной модели параметризация модели имеет значение Continuous-time.

`Continuous-time numerator` - Числитель функции непрерывной передачи времени
`[1 1]` (по умолчанию) | вектор

Числитель функции непрерывной передачи времени.

Зависимости

Выбор Continuous-time для параметризации модели делает этот параметр видимым.

`Continuous-time denominator` - Знаменатель передаточной функции непрерывного времени
`[1 2 1]` (по умолчанию) | вектор

Знаменатель функции непрерывного переноса времени.

Зависимости

Выбор Continuous-time для параметризации модели делает этот параметр видимым.

Регулировочный механизм

`Learning rate` — γ
`0.5` (по умолчанию)

Скорость корректировки изменений завода.

Ссылки

[1] Батлер, Н. Модель - Эталонный адаптивный контроль - от теории до практики. Река Верхнее Седло, Нью-Джерси: Прентис Холл, 1992.

Документация

Эталонный адаптивный контроллер модели

Описание

Уравнения

Порты

Вход

r - Ссылка на установку, r скаляр

y - Производительность установки, у скаляр

Reset - Перезагрузка интегратора скаляр

Продукция

u - Регулируемый выход контроллера, u скаляр

Параметры

Параметры контроллера

Proportional gain - Пропорциональный коэффициент усиления регулятора, Кп 1 (по умолчанию) | положительный скаляр

Integral gain - Интегральный коэффициент усиления контроллера, Ki 1 (по умолчанию) | положительный скаляр

Derivative gain - Коэффициент усиления производной контроллера, Kd 0 (по умолчанию)

Anti-windup gain - Усиление защиты контроллера от навивки 1 (по умолчанию) | положительный скаляр

Use filtered derivative - Параметр фильтра on (по умолчанию) | off

Зависимости

Filter coefficient - Коэффициент фильтра опорного сигнала 100 (по умолчанию)

Зависимости

Control action upper limit - Верхний предел управляющего сигнала, upid_max 5 (по умолчанию)

Control action lower limit - Нижний предел управляющего сигнала, upid_min -5 (по умолчанию)

Sample time (-1 for inherited) - Время блочной выборки -1 (по умолчанию) | положительный скаляр

Зависимости

Ссылочная модель

Model parameterization - Дискретная или непрерывная модель Discrete-time (по умолчанию) | Continuous-time

Зависимости

Discrete-time numerator - Числитель функции передачи дискретного времени [0.01 -0.0099] (по умолчанию)

Зависимости

Discrete-time denominator - Знаменатель дискретно-временной передаточной функции [1 -1.9801 0.9802] (по умолчанию) | вектор

Зависимости

Discretization sample time - Время выборки для дискретизации 0.01 (по умолчанию) | -1 или положительное число

Зависимости

Continuous-time numerator - Числитель функции непрерывной передачи времени [1 1] (по умолчанию) | вектор

Зависимости

Continuous-time denominator - Знаменатель передаточной функции непрерывного времени [1 2 1] (по умолчанию) | вектор

Зависимости

Регулировочный механизм

Learning rate — γ 0.5 (по умолчанию)

Ссылки

Расширенные возможности

Создание кода C/C + + Создайте код C и C++ с помощью Simulink ® Coder™

См. также

Документация Simscape Electrical

Поддержка

`r` - Ссылка на установку, r
скаляр

`y` - Производительность установки, у
скаляр

`Reset` - Перезагрузка интегратора
скаляр

`u` - Регулируемый выход контроллера, u
скаляр

`Proportional gain` - Пропорциональный коэффициент усиления регулятора, _Кп
`1` (по умолчанию) | положительный скаляр

`Integral gain` - Интегральный коэффициент усиления контроллера, _Ki
`1` (по умолчанию) | положительный скаляр

`Derivative gain` - Коэффициент усиления производной контроллера, _Kd
`0` (по умолчанию)

`Anti-windup gain` - Усиление защиты контроллера от навивки
`1` (по умолчанию) | положительный скаляр

`Use filtered derivative` - Параметр фильтра
`on` (по умолчанию) | off

`Filter coefficient` - Коэффициент фильтра опорного сигнала
`100` (по умолчанию)

`Control action upper limit` - Верхний предел управляющего сигнала, _{upid_max}
`5` (по умолчанию)

`Control action lower limit` - Нижний предел управляющего сигнала, _{upid_min}
`-5` (по умолчанию)

`Sample time (-1 for inherited)` - Время блочной выборки
`-1` (по умолчанию) | положительный скаляр

`Model parameterization` - Дискретная или непрерывная модель
`Discrete-time` (по умолчанию) | `Continuous-time`

`Discrete-time numerator` - Числитель функции передачи дискретного времени
`[0.01 -0.0099]` (по умолчанию)

`Discrete-time denominator` - Знаменатель дискретно-временной передаточной функции
`[1 -1.9801 0.9802]` (по умолчанию) | вектор

`Discretization sample time` - Время выборки для дискретизации
`0.01` (по умолчанию) | `-1` или положительное число

`Continuous-time numerator` - Числитель функции непрерывной передачи времени
`[1 1]` (по умолчанию) | вектор

`Continuous-time denominator` - Знаменатель передаточной функции непрерывного времени
`[1 2 1]` (по умолчанию) | вектор

`Learning rate` — γ
`0.5` (по умолчанию)

Создание кода C/C + +
Создайте код C и C++ с помощью Simulink ® Coder™