Открытие модели

Откройте модель с помощью команды ниже и дважды щелкните по оранжевому блоку, чтобы запустить приложение Control System Designer.

speedctrl_demo

Обзор проекта

Этот пример проектирует один цикл обратной связи для регулирования скорости двигателя. Предварительный проект ПИ-контроллера был создан с использованием Simulink Control Design (см. Single Цикла Feedback/Prefilter Compensator Design (Simulink Control Design)) и используется в качестве начальной точки для дальнейшей доработки проекта с помощью оптимизации отклика. Этот пример настроит контроллер, чтобы удовлетворить следующим спецификациям эффективности во временной и частотной областях:

Требование 1. Нижний предел амплитуды на выходе переходной характеристики -0,1 и 3-секундное время нарастания, достигающий 95% от значения заданной точки.

Требование 2. Максимальное перерегулирование 1% для модуля переходной характеристики от Speed Reference на Speed Output.

Требование 3. Минимальный коэффициент усиления цикла 10db на частоте области значений 1e-4 до 1 рад/с, чтобы гарантировать хороший выход подавления помех и отслеживания уставки на этой частотной области значений.

Требование 4. Максимальное усиление цикла -10db в частотной области значений от 10 до 1e4 рад/с для обеспечения адекватного отторжения шума высокой частоты и вместе с требованиями низкой частоты для обеспечения полосы пропускания цикла между 1 и 10 рад/с.

Запуск Optimization™ Simulink ® Design

Оптимизация временных и частотных характеристик интегрирована в приложение Control System Designer. На вкладке Control System, в раскрывающемся списке Tuning Methods, выберите Optimization Based Tuning.

Конфигурирование оптимизации

Первым шагом в конфигурировании оптимизации является выбор элементов компенсатора для настройки. В данном примере выберите Gain и Real Zero ПИД-регулятора; Фильтр ссылки не настроен.

Добавление требований проект

Следующим шагом является создание проекта требований, которые должна удовлетворять оптимизация. Проекты требования визуализированы на отклик системы графиках. Можно добавить графики отклика с помощью раскрывающихся списков Графическая настройка или Новый график в приложении Control System Designer. Пример «Начало работы с Control System Designer» показывает, как использовать Control System Designer.

Существует два способа добавить требования: можно добавить их с помощью кнопки Добавить новое проектное требование (Add new design requirements) на вкладке Требования проект (Design Requirements) в окне Оптимизация отклика (Response Optimization) или щелчком правой кнопкой мыши на графике отклика и выбором Требования к проектированию- > Создать (New).

Чтобы добавить Требование 1, чтобы ограничить нижнюю амплитуду выхода, полученного из шагового входа,

1. Щелкните правой кнопкой мыши по нижнему графику отклика и выберите «Требования проект- > Создать».

2. Задайте нижний предел -0,1 в области значений времени от 0 до 5 секунд.

Это создает нижний предел амплитуды на переходный процесс, как показано на следующем рисунке.

Чтобы добавить требование времени нарастания к переходной характеристике, можно графически манипулировать требованием более низкой амплитуды на переходный процесс.

1. Щелкните правой кнопкой мыши требование нижнего предела амплитуды и выберите «Разделить», чтобы разделить сегмент на две части.

2. Щелкните правой кнопкой мыши второй сегмент требования и выберите Extend to inf, чтобы расширить его до бесконечности.

3. Щелкните правой кнопкой мыши второй сегмент требования, выберите пункт Править (Edit) и установите значения для представления времени нарастания на 95% в 3 секунды.

Также можно оставить нажатие кнопки второго сегмента требования и перетащить его в положение.

Затем добавьте Требование 2 для максимального перерегулирования в переходный процесс. Ограничения во временной области на переходном процессе показаны на следующем рисунке.

На график показан нижний предел амплитуды -0,1, максимальный перерегулирование и 95% от значения модуля переходной характеристики 1,01 и 0,95 соответственно.

Чтобы добавить Требование 3 для минимального усиления цикла,

1. Щелкните Добавить новое требование к проектированию на вкладке Требования к проектированию (Design Requirements) окна Оптимизация отклика (Response Optimization

2. Задайте нижний предел величины Bode для разомкнутого контура равным 10db на частоте области значений 1e-4 до 1 рад/с.

Это создает ограничение минимального усиления цикла на графике величины Бода, как показано на следующем рисунке.

Добавьте Требование 4 для максимального усиления цикла к графику величины Бода, чтобы удовлетворить общим спецификациям проекта. График величины Бода показывает минимальное и максимальное усиление цикла в заданной частотной области значений.

Выберите требования проекта для оптимизации на вкладке «Требования к проекту». После выбора требований появится таблица Требования к проектированию (Design Requirements), показанная ниже.

Выполнение оптимизации

После определения требований проекта и выбора элементов компенсатора для настройки, оптимизация готова к выполнению. Выберите вкладку Оптимизация и нажмите кнопку Начать Оптимизацию. Во время оптимизации обновление графики отклика и численные данные прогресса отображается на вкладке Оптимизация.

Проверка и проверка окончательного проекта

Можно проверить, насколько хорошо оптимизированная конструкция соответствует заданным требованиям проекта, просматривая оптимизированные отклики (показаны ниже).

Чтобы проверить проект компенсатора на полной нелинейной модели Simulink, вернитесь к Control System Designer и нажмите кнопку Update Simulink Block Parameters, чтобы записать компенсатор обратно в модель Simulink. Теперь можно симулировать модель Simulink с помощью недавно разработанного компенсатора.

bdclose('speedctrl_demo')