Начало работы с Control System Designer
В этом примере показано, как настроить компенсаторы для системы управления с обратной связью с помощью Control System Designer.
Используя Control System Designer, можно:
1) Определите системе управления требования по времени, частоте и полюсу/нулю графиков отклика.
2) Настроить компенсаторы используя:
Автоматизированные методы проекта, такие как настройка ПИД, IMC и LQG.
Графически настраивайте полюсы и нули на проектных графиках, таких как Bode и корневой годограф.
Система управления на основе оптимизации для удовлетворения требований во временной и частотной областях с помощью Simulink ® Design Optimization™.
3) Визуализация обратной связи и разомкнутого контура, которая динамически обновляется, чтобы отобразить производительность системы управления.
Проект компенсатора
В данном примере разработайте компенсатор для системы
со следующими проектными требованиями:
Нулевая установившаяся ошибка относительно входного параметра шага.
80% время нарастания менее 1 секунды.
Время урегулирования менее 2 секунд.
Максимальное перерегулирование менее 20%.
Разомкнутый контур частоты среза менее 5 рад/с.
Откройте Control System Designer
Используйте стандартную структуру обратной связи с контроллером в прямом пути. Эта структура является архитектурой Control System Designer по умолчанию.
Откройте Control System Designer с заданным объектом.
controlSystemDesigner(tf(1,[1,1]))
На вкладке Control System можно выбрать метод настройки компенсатора и создать графики отклика для анализа эффективности контроллера. Можно также хранить, сравнивать и экспортировать различные разработки системы управления.
В данном примере графически настройте компенсатор с помощью редакторов Корневого годографа и разомкнутого контура Bode Editor и проверьте проект с помощью Переходной характеристики с обратной связью. По умолчанию Control System Designer отображает эти отклики при открытии. Чтобы добавить дополнительные графики отклика, нажмите кнопку Создать график (New Plot).
Добавление требований проект
Добавьте требования проект временной области к переходному процессу. Щелкните правой кнопкой мыши область графика и выберите «Требования к проектированию» > «Создать». В раскрывающемся списке Тип требования проекта выберите Step response bound. Введите требования к проектированию во временной области.
Нажмите OK. Приложение добавляет требование к дизайну к графику отклика шага как заштрихованной области исключения. Чтобы удовлетворить это требование, переходные характеристики должны оставаться за пределами этого региона.
Чтобы задать требование пересечения частотного диапазона, щелкните правой кнопкой по области графика Редактор и выберите Design Requirements > New. В раскрывающемся списке Тип требования проекта выберите Upper gain limit, и указать требования проекта.
Нажмите кнопку ОК.
Настройка компенсатора
Чтобы соответствовать нулевому требованию к проектированию статической ошибки, добавьте интегратор к компенсатору. Щелкните правой кнопкой мыши область Корневого годографа Редактора графика и выберите Add Pole/Zero > Integrator.
Чтобы создать желаемую форму для корневого годографа графика, добавьте реальный нуль около -2. Щелкните правой кнопкой мыши область графика корневого годографа и выберите Add Pole/Zero > Real Zero. На корневом годографе щелкните левой кнопкой мыши по действительной оси около -2.
Чтобы создать более быстрый ответ путем увеличения усиления компенсатора, в редакторе Bode, перетащите ответ величины вверх. Чтобы удовлетворить частота среза требованию, сохраните ответ ниже области исключения в редакторе Bode.
Чтобы просмотреть компенсатор, щелкните правой кнопкой мыши в области редактора или Корневой Годограф Editor и выберите Edit Compensator.
Можно также настроить параметры компенсатора с помощью диалогового окна «Редактор компенсаторов».
Автоматическая настройка компенсатора
В сложение к графической настройке можно также использовать автоматизированные методы настройки. Чтобы выбрать метод автоматической настройки, щелкните Методы настройки.
ПИД, Настройка IMC и Синтез LQG - Вычисление начальных параметров компенсатора на основе спецификаций настройки, таких как временные константы с обратной связью. Для получения примера смотрите Проект LQG Tracker с использованием Control System Designer.
Настройка на основе оптимизации - оптимизация компенсаторов с помощью требований как во временной, так и частотный диапазон проекта (требует Simulink Design Optimization). Для получения примера смотрите Настройку Контроллера Двигателя Постоянного Тока (Simulink Design Optimization).
Цикл - Задайте необходимую форму целевого цикла (требует Toolbox™ Robust Control).