Спроектируйте оптимизацию, чтобы удовлетворить требования временного интервала и частотного диапазона (графический интерфейс пользователя)

Этот пример использует:

В этом примере показано, как настроить контроллер, чтобы удовлетворить временному интервалу и конструктивным требованиям частотного диапазона с помощью Response Optimizer.

Пример требует программного обеспечения Simulink® Control Design™.

Самолет продольная модель управления полетом

Откройте модель Simulink.

sys = 'sdoAircraft';
open_system(sys);

Модель самолета основана на slexAircraftExample Simulink модель. Модель включает:

Подсистемы к динамике самолета модели (Aircraft Dynamics Model), порывы ветра (Dryden Wind Gust Models), и экспериментальные G-силы (Pilot G-force calculation).

Ступенчатое изменение применилось к джойстику самолета в 1 секунду в симуляцию, которая заставляет самолет делать подачу вверх.

Проблема проектирования контроллера

Вы настраиваете усиления контроллера, чтобы соответствовать следующему временному интервалу и конструктивным требованиям частотного диапазона:

Угол нападения alpha ответ на ступенчатое изменение в джойстике имеет время нарастания меньше чем 1 второго, меньше чем 1%-го перерегулирования и обосновывается к в 1% устойчивого состояния меньше 5 секунд

Цикл управления уровня тангажа имеет хорошее отслеживание ниже шумового отклонения на 20 дБ и на 1 рад/с выше 100 рад/с

Ответ с обратной связью от джойстика до экспериментальной G-силы ниже на 0 дБ выше 5 рад/с.

Эти требования уменьшают высокочастотные G-силы, испытанные пилотом в ответ на изменения джойстика при тихом поддержании эффективности рейса.

Модель включает следующие блоки (от Simulink® Design Optimization™ и библиотек Simulink Control Design Model Verification):

Alpha Response задает альфа-требование переходного процесса.

Pitch Rate Loop задает требование к производительности уровня тангажа.

Входные параметры/выходные параметры линеаризации уже выбраны во вкладке Linearizations. Цикл уровня тангажа начинает с входа контроллера (сигнал ошибки контроллера) и заканчивается при выходе датчика уровня тангажа. Цикл угла нападения открыт сигнал так, чтобы блок только вычислил ответ цикла уровня тангажа. Линейная система вычисляется во времени симуляции 0.

Вкладка Bounds задает следующие требования формы цикла уровня тангажа:

Больше, чем 20 дБ в области значений от 0,01 рад/с до 0,1 рад/с

Больше, чем 0 дБ в области значений от 0,1 рад/с до 1 рад/с

Меньше чем-20 дБ в области значений от 100 рад/с до 1 000 рад/с

Pilot G Response задает требование G-силы.

Входные параметры/выходные параметры линеаризации уже выбраны во вкладке Linearizations. Линейная система вычисляется во времени симуляции 0.

Вкладка Bounds задает требования G-силы меньше чем 0 дБ в области значений 5 рад/с 100 рад/с.

Откройте Response Optimizer

Откройте Response Optimizer, чтобы сконфигурировать и запустить задачи оптимизации проекта в интерактивном режиме. Нажмите Response Optimization на диалоговом окне Параметров блоков Alpha Response, Pitch Rate Loop или Pilot G Response блок. В качестве альтернативы введите sdotool('sdoAircraft'). Чтобы показать несколько графиков требования одновременно, используйте вкладку View в приложении.

Приложение обнаруживает требования, заданные в блоках Model Verification, и автоматически включает их как требования, чтобы удовлетворить.

Задайте переменные проекта

Задайте следующие параметры модели как переменные проекта для оптимизации:

Контроллер получает Ki и Kf

Датчик уровня тангажа получает Kq

Альфа-датчик получает Ka

В Наборе Переменных Проекта выпадающий список выберите New. Диалоговое окно, чтобы выбрать параметры модели для оптимизации открывается.

Выберите Ki, Kf, Kq и Ka. Щелкните <<, чтобы добавить выбранные параметры в набор переменных проекта.

Задайте минимальные и максимальные значения усиления, Ki и Kf значения должны остаться отрицательными в то время как Ka и Kq должен остаться положительным.

Нажмите Enter после того, как вы введете значения.

Нажать ОК. Новая переменная DesignVars появляется в браузере Response Optimizer.

Оцените первоначальный проект

Нажмите Plot Model Response, чтобы симулировать модель и проверять, как хорошо первоначальный проект удовлетворяет конструктивным требованиям.

Графики показывают, что текущий проект не удовлетворяет экспериментальному требованию G-силы, и альфа-требование перерегулирования переходного процесса нарушено.

Оптимизируйте проект

Создайте график отобразиться, как переменные контроллера изменяются во время оптимизации. В Данных, Чтобы Построить выпадающий список, выберите DesignVars, который содержит переменные Ki проекта оптимизации, Kf, Kq и Ka. В Добавить Графике выпадающий список выберите график Iteration.

Нажмите Optimize.

Чтобы загрузить предварительно сконфигурированный файл и запустить оптимизацию, нажмите Open во вкладке Response Optimization и выберите sdoAircraft_sdosession.mat. Кроме того, загрузите проект путем ввода:

>> загружают sdoAircraft_sdosession

>> sdotool (SDOSessionData)

Окно прогресса оптимизации обновляется в каждой итерации и показывает, что оптимизация сходилась после 5 итераций.

Alpha Response и Pilot G Response графики показывают, что конструктивным требованиям удовлетворяют. DesignVars постройте показывает, что усиления контроллера сходились к новым значениям.

Чтобы просмотреть оптимизированные значения переменных проекта, нажмите DesignVars в браузере Response Optimizer. Оптимизированные значения переменных проекта автоматически обновляются в модели Simulink.

% Close the model
bdclose('sdoAircraft')

Документация