Gain scheduling является подходом к управлению нелинейными системами с помощью семейства линейных контроллеров, каждый из которых обеспечивает удовлетворительное управление для различной рабочей точки системы. Управление по расписанию усиления обычно реализуется с помощью контроллера, коэффициент усиления которого автоматически регулируется как функция от scheduling variables, которые описывают текущую рабочую точку. Такие переменные могут включать время, внешние условия работы или состояния системы, такие как ориентация или скорость.
Системы управления с запланированным усилением часто проектируются путем выбора небольшого набора рабочих точек, design points и разработки подходящего линейного контроллера для каждой точки. При операции система переключается или интерполируется между этими контроллерами в соответствии с текущими значениями переменных планирования.
Табличное управление наиболее подходит, когда переменные планирования являются внешними параметрами, которые изменяются медленно по сравнению с пропускной способностью управления, такими как температура окружающей среды химической реакции или скорость крейсерского самолета. Табличное управление является наиболее сложным, когда переменные планирования зависят от быстро изменяющихся состояний системы. Поскольку локальная линейная эффективность вблизи рабочих точек не является гарантией глобальной эффективности в нелинейных системах, требуется обширная основанная на симуляции валидация. Табличное управление и его проблем см. в разделе [1].
Чтобы спроектировать систему управления с запланированным усилением, вам нужно:
operating range, заданная как набор областей значений, в пределах которых значения соответствующих системных параметров остаются во время работы. Например, если ваша система является крейсерским самолетом, то рабочая область значений может быть углом падения между -20 ° и 20 ° и воздушной скоростью в области значений 200-250 м/с.
Некоторые измеряемые переменные, которые указывают, где в рабочей области значений система находится в заданное время. Эти сигналы являются переменными планирования. Для системы самолета переменными планирования могут быть угол падения и воздушная скорость.
A gain schedule, который содержит формулы или таблицы данных, которые возвращают соответствующие усиления контроллера для заданных значений переменных планирования. Для бортовой системы график усиления дает соответствующие усиления контроллера для любой комбинации угла падения и воздушной скорости в рабочей области значений.
Control System Toolbox™ предоставляет блоки, которые помогают вам моделировать запланированные по усилению системы управления в Simulink®. Эти блоки позволяют вам реализовать общие элементы системы управления с переменными параметрами. Для образца блок Varying PID Controller принимает коэффициенты ПИД как входы. В вашей модели вы используете блоки, такие как n-D Lookup Table или MATLAB Function блоки, для реализации графика усиления. Для получения дополнительной информации и примеров смотрите Model Gain-Scheduled Control Systems в Simulink.
Если у вас есть Simulink Control Design™, вы можете использовать
systune настройка графиков усиления для достижения системы управления, которая удовлетворяет целям эффективности во всей рабочей области значений. Для получения дополнительной информации см. Раздел «Настройка графиков усиления» в Simulink.
[1] Rugh, W.J., and J.S. Shamma, «Research on Табличное Управление», Automatica, 36 (2000), pp. 1401-1425.