Одноконтурная обратная связь/Проект компенсатора предфильтра
В этом примере показано, как настроить несколько компенсаторов (обратная связь и предфильтр) для управления одним циклом с помощью Control System Designer.
Откройте модель
Откройте модель регулировки скорости вращения двигателя и займите несколько минут, чтобы исследовать ее.
open_system('scdspeedctrl')
Обзор проекта
Этот пример представляет процесс разработки одноконтурной системы управления как с обратной связью, так и с предфильтровыми компенсаторами. Цель проекта состоит в том, чтобы:
Отследите опорный сигнал из шага Simulink блока
scdspeedctrl/Speed Reference. Требование к проекту состоит в том, чтобы иметь время урегулирования менее 5 секунд и нулевую установившуюся ошибку для опорного входа шага.Отклоните неизмеренное выходное нарушение порядка, заданное в подсистеме
scdspeedctrl/External Disturbance. Требование проекта состоит в том, чтобы уменьшить пиковое отклонение до 190 об/мин и иметь нулевую установившуюся ошибку для входного нарушения порядка возмущения шага.
В этом примере стабилизация контура обратной связи и отказ от выходного возмущения достигаются путем разработки ПИД-компенсатора scdspeedctrl/PID Controller. Предварительный фильтр scdspeedctrl/Reference Filter используется для настройки отклика системы обратной связи на изменения в отслеживании уставки.
Откройте Control System Designer
Этот пример использует Control System Designer, чтобы настроить компенсаторы в системе обратной связи. Открытие Control System Designer
Запустите предварительно настроенную сеанс Control System Designer, дважды щелкнув подсистему в нижнем левом углу модели.
Сконфигурируйте Control System Designer с помощью следующей процедуры.
Запуск нового проекта
Чтобы открыть Control System Designer, в окне модели Simulink, в галерее Apps, нажмите Control System Designer.
Диалоговое окно Править архитектуру (Edit Architecture) открывается при запуске Control System Designer.
В диалоговом окне «Редактирование архитектуры» на вкладке «Блоки» нажмите «Добавить блоки» и выберите следующие блоки для настройки:
scdspeedctrl/Reference Filter
scdspeedctrl/PID Controller
На вкладке Сигналы точки анализа, определенные в модели Simulink, автоматически добавляются как Местоположения.
Вход:
scdspeedctrl/Speed Referenceвыходной порт 1
Входные
scdspeedctrl/External Disturbance/Step Disturbanceвыходной порт 1
Выходные
scdspeedctrl/Speed Outputвыходной порт 1
На вкладке Опции линеаризации (Linearization Options) в раскрывающемся списке Рабочая точка (Operating Point) выберите Модель (Model) Начальное условие (Initial Condition).
Создайте новые графики, чтобы просмотреть переходные характеристики при настройке контроллеров. В Control System Designer нажмите New Plot и выберите New Step. В раскрывающемся меню Select Response to Plot выберите New Input-Output Transfer Response. Сконфигурируйте ответ следующим образом:
Чтобы просмотреть ответ, нажмите График.
Точно так же создайте переходный процесс, чтобы показать подавление помех. В диалоговом окне New Step to plot сконфигурируйте ответ следующим образом:
Настройка компенсаторов
Control System Designer содержит несколько методов настройки системы управления:
Вручную настройте параметры каждого компенсатора с помощью редактора компенсаторов. Для получения дополнительной информации см. «Настройка блоков Simulink с помощью редактора компенсаторов» (Simulink Control Design).
Графически настройте полюса компенсатора, нули и усиления, используя разомкнутые/замкнутые графики Bode, корневой годограф или редактор. Нажмите «Методы настройки» и выберите редактор в разделе «Графическая настройка».
Оптимизируйте параметры компенсатора, используя требования проект как во временных так и частотных диапазонах (требует программного обеспечения Simulink Design Optimization™). Нажмите «Методы настройки» и выберите «Оптимизация на основе настройки». Для получения дополнительной информации см. «Обеспечение требований к времени и частоте на одноступенчатом Проектировании контроллера» (Simulink Design Optimization).
Вычислите параметры начального компенсатора, используя автоматическую настройку на основе таких параметров, как временные константы с обратной связью. Щелкните Методы настройки и выберите ПИД Настройка, Внутреннее управление моделью (IMC) Настройка Циклом Формирование (требует программного обеспечения Robust Control Toolbox™) или Синтез LQG.
Завершенный проект
Следующие параметры компенсатора удовлетворяют проект требованиям:
scdspeedctrl/PID Controllerимеет параметры:
P = 0.0012191
I = 0.0030038scdspeedctrl/Reference Filter:
Numerator = 10
Denominator = [1 10]Ответы системы с обратной связью показаны ниже:
Обновление модели Simulink
Чтобы записать параметры компенсатора назад в модель Simulink, нажмите Update Blocks. Затем можно протестировать проект на нелинейной модели.
bdclose('scdspeedctrl')