Настройка параметров системы управления в Simulink с помощью slTuner интерфейс
systune настраивает системы управления неподвижной структурой, отвечающие как мягким, так и жестким целям проектирования. systune может настраивать множество элементов управления фиксированной структурой, распределенных по одному или более контурам обратной связи. Обзор процесса настройки см. в разделе Процесс автоматической настройки.
Эта команда настраивает системы управления, смоделированные в Simulink ®. Для настройки систем управления, представленных в MATLAB ®, используйтеsystune для genss модели.
[ настраивает свободные параметры системы управления в Simulink. Модель Simulink, настроенные блоки и точки анализа, представляющие интерес, определяются st,fSoft] = systune(st0,SoftGoals)slTuner интерфейс, st0. systune настраивает параметры системы управления таким образом, чтобы они наилучшим образом соответствовали целям производительности, SoftGoals. Команда возвращает настроенную версию st0 как st. Наилучшие достигнутые значения мягких ограничений возвращаются как fSoft.
Если st0 содержит реальную неопределенность параметров, systune автоматически выполняет надежную настройку для оптимизации значений ограничений для значений наихудших параметров. systune также осуществляют надежную настройку по набору моделей растений, полученных в различных рабочих точках или значениях параметров. См. раздел Входные аргументы.
Настройка выполняется в момент времени выборки, указанный Ts имущество st0.
[ настраивает систему управления таким образом, чтобы она наилучшим образом отвечала мягким целям при условии достижения жестких целей. Он возвращает наилучшие достигнутые значения, st,fSoft,gHard] = systune(st0,SoftGoals,HardGoals)fSoft и gHard, для мягких и трудных целей. Цель достигается, когда ее достигнутое значение меньше 1.
Настройка системы управления в rct_airframe2 модель для мягких целей для отслеживания, отката, запаса устойчивости и отклонения возмущений.
Откройте модель Simulink.
mdl = 'rct_airframe2';
open_system(mdl);
Создание и настройка slTuner интерфейс к модели.
st0 = slTuner(mdl,'MIMO Controller');
st0 является slTuner интерфейс с rct_aircraft2 модель с MIMO Controller блок, указанный как настраиваемая часть системы управления.
Модель уже имеет входные точки линеаризации на сигналах az ref, delta fin, az, q, и e. Поэтому эти сигналы доступны в качестве точек анализа для настройки целей и линеаризации.
Укажите потребность в отслеживании, потребность в сведении, маржи устойчивости и потребность в отклонении возмущений.
req1 = TuningGoal.Tracking('az ref','az',1); req2 = TuningGoal.Gain('delta fin','delta fin',tf(25,[1 0])); req3 = TuningGoal.Margins('delta fin',7,45); max_gain = frd([2 200 200],[0.02 2 200]); req4 = TuningGoal.Gain('delta fin','az',max_gain);
req1 ограничивает az отслеживать az ref. Следующее требование, req2, накладывает требование скатывания, указывая профиль усиления для функции передачи с разомкнутым контуром, измеренной в точке delta fin. Следующее требование, req3, накладывает усиление разомкнутого контура и поля фазы на ту же самую передаточную функцию точка-точка. Наконец, req4 отклоняет нарушения для az инъецировано при delta fin, путем задания максимального профиля усиления между этими двумя точками.
Настройте модель, используя эти цели настройки.
opt = systuneOptions('RandomStart',3);
rng(0);
[st,fSoft,~,info] = systune(st0,[req1,req2,req3,req4],opt);
Final: Soft = 1.13, Hard = -Inf, Iterations = 92 Final: Soft = 1.13, Hard = -Inf, Iterations = 80 Final: Soft = 1.13, Hard = -Inf, Iterations = 72 Final: Soft = 40, Hard = -Inf, Iterations = 79
st является настроенной версией st0.
RandomStart параметр указывает, что systune необходимо выполнить три независимых прогона оптимизации, использующих различные (случайные) начальные значения настраиваемых параметров. Эти три прогона дополняют прогон оптимизации по умолчанию, в котором в качестве начального значения используется текущее значение настраиваемых параметров. Вызов rng инициирует генератор случайных чисел для получения повторяемой последовательности чисел.
systune отображает окончательный результат для каждого прогона. Отображаемое значение, Soft, - максимальное из значений, достигаемых для каждой из четырех целей производительности. Программное обеспечение выбирает наилучший общий прогон, который является прогоном, дающим наименьшее значение Soft. Последний прогон не достигает стабильности по замкнутому контуру, что соответствует Soft = Inf.
Изучите наилучшие достигнутые значения мягких ограничений.
fSoft
fSoft =
1.1327 1.1327 0.5140 1.1327
Только req3, требование запаса устойчивости, выполняется для всех частот. Другие значения близки, но превышают 1, что указывает на нарушения целей хотя бы для некоторых частот.
Использовать viewGoal визуализировать производительность настроенной системы управления в соответствии с целями и определить, являются ли нарушения приемлемыми. Для вычисления определенных функций передачи с разомкнутым или замкнутым контуром для настроенных значений параметров можно использовать команды линеаризации, такие как getIOTransfer и getLoopTransfer. После проверки настроенных значений параметров, если требуется применить эти значения к модели Simulink ®, можно использоватьwriteBlockValue.
x - вектор настраиваемых параметров в системе управления для настройки. systune преобразует каждое требование программной и жесткой настройки SoftReqs(i) и HardReqs(j) в нормированные значения fi (x) и gj (x) соответственно.systune затем решает задачу ограниченной минимизации:
Минимизируйте ) в зависимости от < 1, x < xmax.
xmin и xmax - минимальное и максимальное значения свободных параметров системы управления.
При использовании целей мягкой и жесткой настройки программное обеспечение подходит к этой задаче оптимизации, решая последовательность неограниченных подпроблем вида:
)).
Программное обеспечение регулирует множитель α так, что решение подпроблем сходится к решению исходной задачи ограниченной оптимизации.
systune возвращает значение slTuner интерфейс с параметрами, настроенными на значения, которые лучше всего решают задачу минимизации. systune также возвращает наилучшие достигнутые значения fi (x) и gj (x), какfSoft и gHard соответственно.
Для получения информации о функциях fi (x) и gj (x) для каждого типа ограничения см. справочные страницы для каждогоTuningGoal объект требования.
systune использует алгоритмы бесконтактной оптимизации, описанные в [1], [2], [3], [4]
systune вычисляет норму H∞ с помощью алгоритма [5] и сохраняющих структуру собственных решателей из библиотеки SLICOT. Сведения о библиотеке SLICOT см. в разделе http://slicot.org.
Настройка в интерактивном режиме с помощью тюнера системы управления.
[1] П. Апкарян и Д. Нолл, «Nonsmooth H-infinity Synthesis», IEEE Transactions on Automatic Control, том 51, номер 1, 2006, стр. 71-86.
[2] Апкарян, П. и Д. Нолл, «Nonsmooth Optimization for Multiband Frequency-Domain Control Design», Automatica, 43 (2007), pp. 724-731.
[3] Апкарян, П., П. Гахинет и К. Бюр, «Мультимодельная, многообъектная настройка контроллеров фиксированной структуры», Proceedings ECC (2014), стр. 856-861.
[4] Апкарян, П., М.-Н. Дао и Д. Нолл, «Параметрический надежный структурированный дизайн управления», IEEE Transactions on Automatic Control, 2015.
[5] Bruisma, N.A. и M. Steinbuch, «Быстрый алгоритм для вычисления H∞-Norm матрицы передаточной функции», System Control Letters, 14 (1990), стр. 287-293.
addPoint | getIOTransfer | getLoopTransfer | looptune | slTuner | systune (for genss) | systuneOptions | writeBlockValue | hinfstruct (инструментарий надежного управления)