В этом примере показано, как использовать тюнер системы управления для настройки системы управления при наличии изменений параметров в установке. Система управления, используемая в данном примере, представляет собой активную подвеску четвертьвагонной модели. В примере используется средство настройки системы управления для настройки системы в соответствии с целевыми показателями производительности, когда параметры на заводе отличаются от их номинальных значений.
Простая четвертьвагонная модель активной системы подвески показана на рисунке 1. Четвертьвагонная модель состоит из двух масс, автомобильного шасси с массой
и колесной сборки массы. 
Между
массами имеется пружина и демпфер, который моделирует пассивную пружину и амортизатор. Шина между колесным узлом и дорогой моделируется пружиной.
Активная подвеска создает усилие
между шасси и колесом в сборе и позволяет конструктору сбалансировать цели вождения, такие как комфорт пассажира и управление дорогой, с помощью контроллера обратной связи.
Рисунок 1: Четвертьвагонная модель активной подвески.
Четвертьвагонная модель реализована с помощью Simscape. Следующая модель Simulink содержит четвертьвагонную модель с активной подвеской, контроллером и динамикой привода. Его входами являются дорожное возмущение и сила для активной подвески. Его выходами являются отклонение подвески и ускорение корпуса. Контроллер использует эти измерения для передачи управляющего сигнала на исполнительный механизм, который создает усилие для активной подвески.
mdl = 'rct_suspension.slx';
open_system(mdl)
Пример имеет следующие три цели управления:
Хорошая управляемость определяется от нарушения дорожного движения до отклонения подвески.
Комфорт пользователя определяется от дорожных помех до ускорения кузова.
Разумная полоса пропускания управления.
Номинальные значения постоянной пружины и демпфера между корпусом и колесным узлом не являются точными, и из-за несовершенства материалов эти значения могут быть постоянными, но различными. Оценка влияния на управление системой с использованием различных значений параметров.
Смоделировать дорожное возмущение магнитудой семь сантиметров и использовать постоянный вес.
Wroad = ss(0.07);
Определить цель с замкнутым контуром для обращения от дорожных возмущений к прогибу подвески как
HandlingTarget = 0.044444 * tf([1/8 1],[1/80 1]);
Определите цель для комфорта от дорожных возмущений до ускорения кузова.
ComfortTarget = 0.6667 * tf([1/0.45 1],[1/150 1]);
Ограничьте полосу пропускания управления функцией веса от дорожных помех до управляющего сигнала.
Wact = tf(0.1684*[1 500],[1 50]);
Дополнительные сведения о выборе целей с замкнутым контуром и функции веса см. в разделе Надежное управление активной подвеской (Rustive Control Toolbox).
Чтобы открыть сеанс настройки системы управления для активного управления подвеской, в модели Simulink дважды щелкните оранжевый блок. Настроенный блок устанавливается на контроллер второго порядка, и определяются три цели настройки для достижения полосы пропускания обработки, комфорта и управления, как описано выше. Для того, чтобы увидеть производительность настройки, строят график ступенчатых реакций от дорожных возмущений к отклонению подвески, ускорению кузова и управляющей силе.
Цели обработки, комфорта и контроля полосы пропускания определяются как пределы усиления, HandlingTarget/Wroad, ComfortTarget/Wroad и Wact/Wroad. Все функции усиления делятся на Wroad инкорпорировать дорожное возмущение.
Система с нулевым регулятором с разомкнутым контуром нарушает цель управления и приводит к высококолебательному поведению как для отклонения подвески, так и для ускорения кузова с длительным временем оседания.
Рис. 2: Настройка системы управления с использованием файла сеанса.
Чтобы настроить контроллер с помощью настройки системы управления, на вкладке Настройка нажмите кнопку Настройка. Как показано на фиг.3, эта конструкция удовлетворяет целям настройки, и отклики являются менее колебательными и быстро сходятся к нулю.
Рис. 3: Настройка системы управления после настройки.
Теперь попробуйте настроить контроллер на несколько значений параметров. Значение по умолчанию для шасси автомобиля массой 300 кг. Варьировать массу до 100 кг, 200 кг и 300 кг для различных условий эксплуатации.
Чтобы изменить эти параметры в настройщике системы управления, на вкладке «Система управления» в разделе «Вариации параметров» выберите «Выбрать параметры для изменения». Определите параметры в открывшемся диалоговом окне.
Рис. 4: Определение вариаций параметров.
На вкладке Вариации параметров (Parameter Variations) щелкните Управление параметрами (Manage Parameters). В диалоговом окне Выбрать переменные модели (Select model variables) выберите Mb.
Рисунок 5: Выберите параметр, который будет отличаться от модели.
Теперь параметр Mb добавляется со значениями по умолчанию в таблице вариаций параметров.
Рис. 6: Таблица вариаций параметров со значениями по умолчанию.
Чтобы быстро генерировать варианты, щелкните Генерировать значения (Generate Values). В диалоговом окне «Создание значений параметров» определите значения 100, 200, 300 для Mbи нажмите Overwrite.
Рисунок 7: Окно создания значений.
Все значения заполняются в таблице вариаций параметров. Чтобы задать вариации параметров для параметра «Настройка системы управления», нажмите кнопку «Применить».
Рис. 8: Таблица вариаций параметров с обновленными значениями.
Из-за изменения параметров на графиках цели настройки и отклика появляется несколько строк. Контроллер, полученный для этих номинальных значений параметров, приводит к нестабильной системе с замкнутым контуром.
Рис. 9: Тюнер системы управления с несколькими вариантами параметров.
Настройте контроллер, чтобы удовлетворить требованиям к обработке, комфорту и пропускной способности, щелкнув Настроить на вкладке Настройка. Алгоритм настройки пытается удовлетворить эти цели для номинальных параметров и для всех вариаций параметров. Это сложная задача в отличие от номинальной конструкции, показанной на фиг.10.
Рис. 10: Тюнер системы управления с несколькими вариантами параметров (настроенный).
Тюнер системы управления настраивает параметры контроллера для линеаризованной системы управления. Чтобы проверить производительность настроенных параметров в модели Simulink, обновите контроллер в модели Simulink, щелкнув Обновить блоки (Update Blocks) на вкладке Система управления (Control System).
Моделирование модели для каждого из вариантов параметров. Затем с помощью инспектора данных моделирования проверьте результаты для всех моделирований. Результаты показаны на фиг.11. При всех трех изменениях параметров контроллер пытается минимизировать отклонение подвески и ускорение кузова с минимальными управляющими усилиями.
Рис. 11: Производительность контроллера в модели Simulink.