Откройте модель

Откройте модель управления двигателем и займите несколько минут, чтобы исследовать ее.

mdl = 'scdenginectrlpidblock';
open_system(mdl)

ПИД цикла включает ПИ-контроллер в параллельной форме, которая управляет углом дросселя, чтобы управлять скоростью вращения двигателя. Коэффициент усиления по умолчанию ПИ-контроллер, который заставляет систему закрытого цикла колебаться. Мы хотим спроектировать контроллер с помощью PID Tuner, которая запускается из диалогового окна блока ПИД.

open_system([mdl '/Engine Speed (rpm)'])
sim(mdl)

Закройте возможности.

close_system([mdl '/Engine Speed (rpm)'])

PID Tuner получения Модели объекта управления с нулевым коэффициентом усиления от линеаризации

В этом примере объект, видимый блоком PID, находится от угла дросселя до скорости вращения двигателя. Входы и выходные точки линеаризации уже заданы на выходе ПИД блока и скорости вращения двигателя измерении соответственно. Линеаризация в начальной рабочей точке дает модель объекта управления с нулевым коэффициентом усиления.

Чтобы проверить нулевую линеаризацию, сначала получите входную и выходные точки линеаризации из модели.

io = getlinio(mdl);

Затем линеаризируйте объект в его начальной рабочей точке.

linsys = linearize(mdl,io)

linsys =
 
  D = 
                Throttle Ang
   EngineSpeed             0
 
Static gain.

Причина получения усиления нуля в том, что в пути линеаризации существует триггируемая подсистема (Compression), и аналитическая блочная линеаризация не поддерживает основанные на событиях подсистемы. Поскольку PID Tuner использует тот же подход для получения линейной модели объекта управления, PID Tuner также получает модель объекта с нулевым усилением и отклоняет его в процессе запуска.

Чтобы запустить PID Tuner, откройте диалоговое окно блока ПИД и нажмите кнопку Настройка. Откроется информационное диалоговое окно, показывающее, что модель объекта управления, линеаризированная в начальной рабочей точке нуля имеет коэффициент усиления и не может использоваться для разработки ПИД-регулятора.

Альтернативным способом получить линейную модель объекта управления является прямая оценка данных частотной характеристики из модели Simulink, создание frd система в рабочем пространстве MATLAB и импортируйте ее обратно в PID Tuner, чтобы продолжить проект ПИД.

Получите предполагаемые данные частотной характеристики с помощью сигналов Sinestream

Входной сигнал синестрейма является наиболее надежным входным сигналом для оценки точной частотной характеристики модели Simulink с помощью frestimate функция. Для получения дополнительной информации о том, как использовать frestimate, см. Оценка частотной характеристики с использованием основанных на симуляции методов (Simulink Control Design).

В этом примере создайте синусоидальный поток, который протекает частоту от 0,1 до 10 рад/с с амплитудой 1e-3. Результаты оценки можно просмотреть с помощью диаграммы Боде.

Создайте сигнал синестриама.

in = frest.Sinestream('Frequency',logspace(-1,1,50),'Amplitude',1e-3);

Оцените частотную характеристику. Этот процесс может занять несколько минут.

sys = frestimate(mdl,io,in);

Отобразите предполагаемую частотную характеристику.

bode(sys)

Проект ПИ-контроллера

sys является frd система, представляющая частотную характеристику объекта в начальной рабочей точке. Чтобы использовать его в PID Tuner, нам нужно импортировать его после запуска PID Tuner. Нажмите Объект и выберите Импортировать. Частота дискретизации импортированных frd объект должен соответствовать частоте дискретизации блока ПИД-регулятор.

Щелкните Импорт системы LTI и в списке выберите sys. Затем нажмите «OK», чтобы импортировать frd система в PID Tuner. Автоматический проект возвращает стабилизирующий контроллер. Нажмите Add Plot и выберите Open-Loop Bode plot. График показывает разумный запас по амплитуде и фазе. Щелкните Показом Параметров, чтобы увидеть запас по амплитуде и фазе значения. Временные интервалы отклика недоступны для frd модели объекта управления.

Чтобы обновить блок ПИД P, и я получаю, нажмите Update Block.

Симулируйте эффективность замкнутой системы в модели Simulink

Симуляция в Simulink показывает, что новое ПИ-контроллер обеспечивает хорошую эффективность при управлении нелинейной моделью.

Закройте модель.

bdclose(mdl)