Model Reference Adaptive Controller

Адаптивное управление на основе ПИД модели-ссылки дискретного времени

Библиотека:
Simscape/Электрический/Управление/Общее управление

Описание

Блок Model Reference Adaptive Controller реализует дискретное пропорционально-интегрально-производное (PID) эталонное адаптивное управление (MRAC). Тремя основными компонентами системы MRAC являются образец модели, механизм регулировки и контроллер.

Уравнения

Управляющее уравнение

$u_{p i d} (k) = [K_{p} + K_{i} \frac{T_{s} z}{z - 1} + K_{d} \frac{z - 1}{T_{s} z}] e (k),$

где:

_upid - контроллер выход.
_Kp - пропорциональная составляющая.
_Ki - интегральная составляющая.
_Kd - дифференциальный коэффициент усиления.
_Ts является шагом расчета.
e - ошибка.

Образец модели является передаточной функцией для системы с обратной связью. Эта модель захватывает желаемое поведение системы с обратной связью. Это реализовано как передаточная функция в дискретном времени

$G_{m} (z) = \frac{B (z)}{A (z)} .$

Механизм адаптации регулирует действие управления на основе ошибки между выходом объекта управления и выходом образца модели как

$θ = (y - y_{m}) y_{m} \frac{- γ T_{s} z}{z - 1},$

где:

θ является параметром адаптации.
y - выход объекта управления.
_ym - это образец модели выхода.
γ является скоростью обучения.

Увеличение значения γ приводит к более быстрой адаптации к изменениям объектов.

Скорректированный сигнал управления, u, является

$u (k) = u_{p i d} (k) θ (k) .$

Порты

Вход

расширить все

`r` - Ссылка на объект, r
скаляр

Опорный сигнал системы объекта.

Типы данных: single | double

`y` - выход объекта, y
скаляр

Выходной сигнал системы объекта.

Типы данных: single | double

`Reset` - Сброс интегратора
скаляр

Внешний сигнал сброса (переднее ребро) для интегратора.

Типы данных: Boolean

Выход

расширить все

`u` - Отрегулированный контроллером выход, u
скаляр

Скорректированный сигнал управления.

Типы данных: single | double

Параметры

расширить все

Параметры контроллера

`Proportional gain` - пропорциональная составляющая контроллера, _Kp
`1` (по умолчанию) | положительная скалярная величина

Пропорциональная составляющая, _Kp, контроллера.

`Integral gain` - интегральная составляющая контроллера, _Ki
`1` (по умолчанию) | положительная скалярная величина

Интегральная составляющая, _Ki, контроллера.

`Derivative gain` - Коэффициент усиления производной контроллера, _Kd
`0` (по умолчанию)

Производный коэффициент усиления, _Kd, контроллера.

`Anti-windup gain` - Усиление анти-насыщения контроллера
`1` (по умолчанию) | положительная скалярная величина

Анти-обмотка усиления контроллера.

`Use filtered derivative` - Опция фильтра
`on` (по умолчанию) | off

Выберите, следует ли использовать коэффициент фильтра для опорного сигнала.

Зависимости

Параметр Filter coefficient видим только, когда установлен флажок Use filtered derivative.

`Filter coefficient` - Коэффициент фильтра опорного сигнала
`100` (по умолчанию)

Коэффициент фильтра для опорного сигнала.

Зависимости

Этот параметр видим только, когда установлен флажок Use filtered derivative.

`Control action upper limit` - Верхний предел сигнала управления, _{upid_max}
`5` (по умолчанию)

Верхняя граница управляющего сигнала.

`Control action lower limit` - Нижний предел управляющего сигнала, _{upid_min}
`-5` (по умолчанию)

Нижняя граница для управляющего сигнала.

`Sample time (-1 for inherited)` - Блокируйте шаг расчета
`-1` (по умолчанию) | положительная скалярная величина

Время, в s, между последовательными блоками казнями. Во время выполнения блок производит выходы и, при необходимости, обновляет свое внутреннее состояние. Для получения дополнительной информации смотрите Что такой Шаг расчета? и задайте шаг расчета.

Если этот блок находится внутри триггируемой подсистемы, наследуйте шаг расчета, установив для этого параметра значение -1. Если этот блок находится в непрерывной модели с шагом переменных, задайте шаг расчета явным образом с помощью положительной скалярной величины.

Зависимости

Если вы задаете Sample time (-1 for inherited) -1 и в настройках Reference Model установите Model parameterization равным Continuous-timeпараметр Discretization sample time становится видимым в настройках Reference Model.

Образец модели

`Model parameterization` - Дискретная или непрерывная опция модели
`Discrete-time` (по умолчанию) | `Continuous-time`

Математическая модель для контроллера.

Зависимости

Выбор:

Discrete-time делает параметры в дискретном времени видимыми.
Continuous-time делает параметры в непрерывном времени видимыми. Кроме того, в настройках Controller Parameter, если Sample time (-1 for inherited) установлено на -1выбор этой опции делает параметр Discretization sample time видимым в настройках Reference Model.

`Discrete-time numerator` - Числитель передаточной функции в дискретном времени
`[0.01 -0.0099]` (по умолчанию)

Числитель для передаточной функции в дискретном времени.

Зависимости

Выбор Discrete-time для Model parameterization делает этот параметр видимым.

`Discrete-time denominator` - Знаменатель передаточной функции в дискретном времени
`[1 -1.9801 0.9802]` (по умолчанию) | вектор

Знаменатель для передаточной функции в дискретном времени.

Зависимости

Выбор Discrete-time для Model parameterization делает этот параметр видимым.

`Discretization sample time` - Шаг расчета для дискретизации
`0.01` (по умолчанию) | `-1` или положительное число

Время, в секундах, между последовательными дискретизациями. Если шаг расчета блока наследуется, задайте шаг расчета дискретизации явно.

Зависимости

Этот параметр видим только, когда оба из этих условий удовлетворены:

В настройках Control Parameters Sample time (-1 for inherited) установлено на -1.
В настройках Reference Model Model parameterization установлено на Continuous-time.

`Continuous-time numerator` - Числитель передаточной функции в непрерывном времени
`[1 1]` (по умолчанию) | вектор

Числитель для передаточной функции в непрерывном времени.

Зависимости

Выбор Continuous-time для Model parameterization делает этот параметр видимым.

`Continuous-time denominator` - Знаменатель передаточной функции в непрерывном времени
`[1 2 1]` (по умолчанию) | вектор

Знаменатель для передаточной функции в непрерывном времени.

Зависимости

Выбор Continuous-time для Model parameterization делает этот параметр видимым.

Механизм настройки

`Learning rate` — γ
`0.5` (по умолчанию)

Скорость корректировки изменений объекта.

Ссылки

[1] Батлер, H. Model-Reference Adaptive Control-From Theory to Practice. Верхняя Седл-Ривер, Нью-Джерси: Prentice Hall, 1992.

Документация

Model Reference Adaptive Controller

Описание

Уравнения

Порты

Вход

r - Ссылка на объект, r скаляр

y - выход объекта, y скаляр

Reset - Сброс интегратора скаляр

Выход

u - Отрегулированный контроллером выход, u скаляр

Параметры

Параметры контроллера

Proportional gain - пропорциональная составляющая контроллера, Kp 1 (по умолчанию) | положительная скалярная величина

Integral gain - интегральная составляющая контроллера, Ki 1 (по умолчанию) | положительная скалярная величина

Derivative gain - Коэффициент усиления производной контроллера, Kd 0 (по умолчанию)

Anti-windup gain - Усиление анти-насыщения контроллера 1 (по умолчанию) | положительная скалярная величина

Use filtered derivative - Опция фильтра on (по умолчанию) | off

Зависимости

Filter coefficient - Коэффициент фильтра опорного сигнала 100 (по умолчанию)

Зависимости

Control action upper limit - Верхний предел сигнала управления, upid_max 5 (по умолчанию)

Control action lower limit - Нижний предел управляющего сигнала, upid_min -5 (по умолчанию)

Sample time (-1 for inherited) - Блокируйте шаг расчета -1 (по умолчанию) | положительная скалярная величина

Зависимости

Образец модели

Model parameterization - Дискретная или непрерывная опция модели Discrete-time (по умолчанию) | Continuous-time

Зависимости

Discrete-time numerator - Числитель передаточной функции в дискретном времени [0.01 -0.0099] (по умолчанию)

Зависимости

Discrete-time denominator - Знаменатель передаточной функции в дискретном времени [1 -1.9801 0.9802] (по умолчанию) | вектор

Зависимости

Discretization sample time - Шаг расчета для дискретизации 0.01 (по умолчанию) | -1 или положительное число

Зависимости

Continuous-time numerator - Числитель передаточной функции в непрерывном времени [1 1] (по умолчанию) | вектор

Зависимости

Continuous-time denominator - Знаменатель передаточной функции в непрерывном времени [1 2 1] (по умолчанию) | вектор

Зависимости

Механизм настройки

Learning rate — γ 0.5 (по умолчанию)

Ссылки

Расширенные возможности

Генерация кода C/C + + Сгенерируйте код C и C++ с помощью Coder™ Simulink ®

См. также

Simscape Electrical документация

Поддержка

`r` - Ссылка на объект, r
скаляр

`y` - выход объекта, y
скаляр

`Reset` - Сброс интегратора
скаляр

`u` - Отрегулированный контроллером выход, u
скаляр

`Proportional gain` - пропорциональная составляющая контроллера, _Kp
`1` (по умолчанию) | положительная скалярная величина

`Integral gain` - интегральная составляющая контроллера, _Ki
`1` (по умолчанию) | положительная скалярная величина

`Derivative gain` - Коэффициент усиления производной контроллера, _Kd
`0` (по умолчанию)

`Anti-windup gain` - Усиление анти-насыщения контроллера
`1` (по умолчанию) | положительная скалярная величина

`Use filtered derivative` - Опция фильтра
`on` (по умолчанию) | off

`Filter coefficient` - Коэффициент фильтра опорного сигнала
`100` (по умолчанию)

`Control action upper limit` - Верхний предел сигнала управления, _{upid_max}
`5` (по умолчанию)

`Control action lower limit` - Нижний предел управляющего сигнала, _{upid_min}
`-5` (по умолчанию)

`Sample time (-1 for inherited)` - Блокируйте шаг расчета
`-1` (по умолчанию) | положительная скалярная величина

`Model parameterization` - Дискретная или непрерывная опция модели
`Discrete-time` (по умолчанию) | `Continuous-time`

`Discrete-time numerator` - Числитель передаточной функции в дискретном времени
`[0.01 -0.0099]` (по умолчанию)

`Discrete-time denominator` - Знаменатель передаточной функции в дискретном времени
`[1 -1.9801 0.9802]` (по умолчанию) | вектор

`Discretization sample time` - Шаг расчета для дискретизации
`0.01` (по умолчанию) | `-1` или положительное число

`Continuous-time numerator` - Числитель передаточной функции в непрерывном времени
`[1 1]` (по умолчанию) | вектор

`Continuous-time denominator` - Знаменатель передаточной функции в непрерывном времени
`[1 2 1]` (по умолчанию) | вектор

`Learning rate` — γ
`0.5` (по умолчанию)

Генерация кода C/C + +
Сгенерируйте код C и C++ с помощью Coder™ Simulink ®