Настройте системные параметры управления в Simulink с помощью slTuner интерфейс
systune настраивает системы управления фиксированной структурой, удовлетворяющие как мягким, так и жестким целям проекта. systune может настроить несколько элементов управления фиксированной структуры фиксированного порядка, распределенных по одному или нескольким циклам обратной связи. Обзор рабочего процесса настройки см. в разделе Рабочий процесс автоматической настройки.
Эта команда настраивает системы управления, смоделированные в Simulink®. Для настройки систем управления, представленных в MATLAB®, использование systune для genss модели.
[ настраивает свободные параметры системы управления в Simulink. Модель Simulink, настроенные блоки и интересующие точки анализа заданы st,fSoft]
= systune(st0,SoftGoals)slTuner интерфейс, st0. systune настраивает системные параметры управления, чтобы наилучшим образом соответствовать целям эффективности, SoftGoals. Команда возвращает настроенную версию st0 как st. Наилучшие достигнутые значения мягких ограничений возвращаются следующим fSoft.
Если на st0 содержит действительную неопределенность параметра, systune автоматически выполняет устойчивую настройку, чтобы оптимизировать значения ограничений для значений параметров в худшем случае. systune также выполняет устойчивую настройку по набору моделей объекта управления, полученных в различных рабочих точках или значениях параметров. См. «Входные параметры».
Настройка выполняется во шаге расчета, заданном Ts свойство st0.
[ настраивает систему управления, чтобы наилучшим образом соответствовать мягким целям, при условии удовлетворения жестких целей. Это возвращает наилучшие достигнутые значения, st,fSoft,gHard]
= systune(st0,SoftGoals,HardGoals)fSoft и gHard, для мягких и жестких целей. Цель достигается, когда ее достигнутое значение меньше 1.
Настройте систему управления в rct_airframe2 модель к мягким целям для отслеживания, крена, запаса устойчивости и подавления помех.
Откройте модель Simulink.
mdl = 'rct_airframe2';
open_system(mdl);
Создайте и сконфигурируйте slTuner интерфейс с моделью.
st0 = slTuner(mdl,'MIMO Controller');
st0 является slTuner интерфейс с rct_aircraft2 модель с MIMO Controller блок, заданный как настраиваемый фрагмент системы управления.
Модель уже имеет входные точки линеаризации на сигналах az ref, delta fin, az, q, и e. Поэтому эти сигналы доступны в качестве точек анализа для настройки целей и линеаризации.
Укажите требования к отслеживанию, требования к откату, запасы устойчивости и требования к отказу от подавления помех.
req1 = TuningGoal.Tracking('az ref','az',1); req2 = TuningGoal.Gain('delta fin','delta fin',tf(25,[1 0])); req3 = TuningGoal.Margins('delta fin',7,45); max_gain = frd([2 200 200],[0.02 2 200]); req4 = TuningGoal.Gain('delta fin','az',max_gain);
req1 ограничения az для отслеживания az ref. Следующее требование, req2, предъявляет требование к откату путем определения профиля усиления для передаточной функции разомкнутого контура, измеренной в delta fin. Следующее требование, req3, накладывает коэффициент усиления без разомкнутого контура и запасов по фазе на ту же передаточную функцию «точка-точка». Наконец, req4 отклоняет нарушения порядка к az впрыскивается в delta fin, путем определения максимального профиля усиления между этими двумя точками.
Настройте модель, используя эти цели настройки.
opt = systuneOptions('RandomStart',3);
rng(0);
[st,fSoft,~,info] = systune(st0,[req1,req2,req3,req4],opt);
Final: Soft = 1.13, Hard = -Inf, Iterations = 92 Final: Soft = 1.13, Hard = -Inf, Iterations = 80 Final: Soft = 1.13, Hard = -Inf, Iterations = 72 Final: Soft = 40, Hard = -Inf, Iterations = 79
st является настроенной версией st0.
The RandomStart опция задает, что systune должен выполнить три независимых запусков оптимизации, которые используют различные (случайные) начальные значения настраиваемых параметров. Эти три запусков являются сложением к запуску оптимизации по умолчанию, в котором в качестве начального значения используется текущее значение настраиваемых параметров. Вызов rng задает генератор случайных чисел, чтобы получить повторяемую последовательность чисел.
systune отображает конечный результат для каждого запуска. Отображаемое значение, Soft, является максимальным из значений, достигнутых для каждой из четырех целей эффективности. Программное обеспечение выбирает лучший запуск в целом, что является запуском, дающим самое низкое значение Soft. Последний запуск не может достичь устойчивости с обратной связью, что соответствует Soft = Inf.
Исследуйте наилучшие достигнутые значения мягких ограничений.
fSoft
fSoft =
1.1327 1.1327 0.5140 1.1327
Только req3, требование по запасу устойчивости, удовлетворяется для всех частот. Другие значения близки, но превышают 1, что указывает на нарушения целей по крайней мере для некоторых частот.
Использование viewGoal визуализировать производительность настроенной системы управления в соответствии с целями и определить, являются ли нарушения допустимыми. Чтобы вычислить определенные передаточные функции без разомкнутого контура или с обратной связью для настроенных значений параметров, можно использовать команды линеаризации, такие как getIOTransfer и getLoopTransfer. После проверки настроенных значений параметров, если вы хотите применить эти значения к модели Simulink ®, можно использовать writeBlockValue.
x - вектор настраиваемых параметров в системе управления, для настройки. systune преобразует каждое требование мягкой и жесткой настройки SoftReqs(i) и HardReqs(j) в нормированные значения fi (x) и gj (x) соответственно. systune затем решает ограниченную задачу минимизации:
Минимизировать при условии, что , для .
xmin и xmax являются минимальным и максимальным значениями свободных параметров системы управления.
Когда вы используете как мягкие, так и жесткие цели настройки, программное обеспечение приближается к этой задаче оптимизации, решая последовательность без ограничений подпрограмм формы:
Программа настраивает α умножителя так, чтобы решение подпроектов сходилось к решению исходной ограниченной задачи оптимизации.
systune возвращает slTuner интерфейс с параметрами, настроенными на значения, которые лучше всего решают задачу минимизации. systune также возвращает наилучшие достигнутые значения fi (x) и gj (x), как fSoft и gHard соответственно.
Для получения информации о функциях fi (x) и gj (x) для каждого типа ограничения, смотрите страницы с описанием для каждого TuningGoal объект требования.
systune использует нескончаемые алгоритмы оптимизации, описанные в [1], [2], [3], [4]
systune вычисляет норму H∞ с помощью алгоритма [5] и сохраняющих структуру собственных преобразователей из библиотеки SLICOT. Для получения информации о библиотеке SLICOT см. http://slicot.org.
Настройте интерактивно с помощью Control System Tuner.
[1] P. Apkarian and D. Noll, «Nonsmooth H-infinity Synthesis», Транзакции IEEE по автоматическому управлению, том 51, номер 1, 2006, стр. 71-86.
[2] Apkarian, P. and D. Noll, «Nonsmooth Optimization for Multiband Frequency-Domain Control Design», Automatica, 43 (2007), pp. 724-731.
[3] Apkarian, P., P. Gahinet, and C. Buhr, «Мультимодель, multi-объективная настройка контроллеров с фиксированной структурой», Proceedings ECC (2014), pp. 856-861.
[4] Apkarian, P., M.-N. Dao, and D. Noll, «Parametric Robust Structured Control Design», Транзакции IEEE по автоматическому управлению, 2015.
[5] Bruisma, N.A. and M. Steinbuch, «A Fast Algorithm to Compute the H∞-Norm of a Передаточная Функция Matrix», System Control Letters, 14 (1990), pp. 287-293.
addPoint | getIOTransfer | getLoopTransfer | looptune | slTuner | systune (for
genss) | systuneOptions | writeBlockValue | hinfstruct (Robust Control Toolbox)