Exponenta Banner

State-Feedback Controller

Контроллер дискретного времени обратной связи состояния с интегральным действием

расширьте все на странице
  • Библиотека:

  • Simscape / Электрический / Управление / Общее Управление

  • State-Feedback Controller block

Описание

Блок State-Feedback Controller реализует контроллер дискретного времени обратной связи состояния с интегральным действием. Используйте этот блок, чтобы управлять линейными системами с синглом или несколькими входными параметрами и один или несколькими выходными параметрами. Интегральное действие служит, чтобы устранить установившуюся ошибку в управляемых выходных параметрах. Можно задать контроллер, использующий предварительно вычисленное оптимальное усиление, или использовать модель в пространстве состояний системы, чтобы сгенерировать это усиление с помощью размещения полюса.

Уравнения

Интеграл ошибки отслеживания, xi, является дополнительным состоянием, которое гарантирует нулевую установившуюся ошибку для системы с обратной связью. Расширенный вектор состояния

xe=[xxi],

Где:

  • x является вектором состояния.

  • xi является интегралом ошибки отслеживания.

  • xe является расширенным вектором состояния.

Поэтому действие управления

u=Kxe,

Где:

  • K является матрицей обратной связи, то есть, размещением полюса.

  • u является контроллером выход.

Предположения

Системное измерение состояния и оценка происходят вне контроллера.

Порты

Входной параметр

развернуть все

Системный опорный сигнал объекта.

Типы данных: single | double

Измеренный или оцененный системный вектор состояния.

Типы данных: single | double

Внешний сигнал сброса (возрастающее ребро) для интегратора.

Типы данных: Boolean

Системный выходной сигнал объекта.

Типы данных: single | double

Вывод

развернуть все

Выходной сигнал системы управления.

Типы данных: single | double

Параметры

развернуть все

Выберите стратегию параметризации усиления контроллера:

  • State-feedback gain — Задайте усиление контроллера непосредственно

  • Desired eigenvalues — Задайте модель объекта управления и желаемые собственные значения, от которых можно сгенерировать усиление контроллера

Выберите стратегию параметризации матриц пространства состояний и желаемых полюсов для контроллера. Реализация блока дискретна независимо от этой параметризации.

Зависимости

Чтобы включить этот параметр, установите State-feedback design на Desired eigenvalues.

Матрица обратной связи контроллера. Определить матрицу контроллера, если у вас есть лицензия на Control System Toolbox™, использование lqr или lqi функция.

Зависимости

Чтобы включить этот параметр, установите State-feedback design на State-feedback gain.

Матрица состояния модели в пространстве состояний дискретного времени. Матрица A должна быть квадратной с количеством строк и столбцов, равных порядку системы.

Зависимости

Чтобы включить этот параметр, установите State-feedback parameterization на Discrete-time.

Введите матрицу модели в пространстве состояний дискретного времени. Матрица B должна иметь количество строк, равных порядку системы и количеству столбцов, равных количеству системных входных параметров.

Зависимости

Чтобы включить этот параметр, установите State-feedback parameterization на Discrete-time.

Выходная матрица модели в пространстве состояний дискретного времени. Матрица C должна иметь количество строк, равных количество выходных параметров системы и количество столбцов, равных порядку системы.

Зависимости

Чтобы включить этот параметр, установите State-feedback parameterization на Discrete-time.

Проходная матрица модели в пространстве состояний дискретного времени. Матрица D должна иметь количество строк, равных количеству системы выходные параметры и количество столбцов, равных количеству системных входных параметров.

Зависимости

Чтобы включить этот параметр, установите State-feedback parameterization на Discrete-time.

Матрица состояния модели в пространстве состояний непрерывного времени. Матрица A должна быть квадратной с количеством строк и столбцов, равных порядку системы.

Зависимости

Чтобы включить этот параметр, установите State-feedback parameterization на Continuous-time.

Введите матрицу модели в пространстве состояний непрерывного времени. Матрица B должна иметь количество строк, равных порядку системы и количеству столбцов, равных количеству системных входных параметров.

Зависимости

Чтобы включить этот параметр, установите State-feedback parameterization на Continuous-time.

Выходная матрица модели в пространстве состояний непрерывного времени. Матрица C должна иметь количество строк, равных количество выходных параметров системы и количество столбцов, равных порядку системы.

Зависимости

Чтобы включить этот параметр, установите State-feedback parameterization на Continuous-time.

Проходная матрица модели в пространстве состояний непрерывного времени. Матрица D должна иметь количество строк, равных количеству системы выходные параметры и количество столбцов, равных количеству системных входных параметров.

Зависимости

Чтобы включить этот параметр, установите State-feedback parameterization на Continuous-time.

Значение раньше дискретизировало матрицы пространства состояний и также аппроксимировало собственные значения дискретного времени.

Зависимости

Чтобы включить этот параметр, установите State-feedback parameterization на Continuous-time и Sample time (-1 for inherited) к -1.

Задайте местоположение собственных значений, чтобы лечь в модульном кругу. Усиление контроллера затем вычисляется на основе этих собственных значений. Размер вектора должен быть равен системному порядку плюс количество выходных параметров.

Верхний предел для выходного сигнала управления.

Нижний предел для выходного сигнала управления.

Временной интервал между выборками. Если блок в триггируемой подсистеме, наследуйте шаг расчета путем установки этого параметра на -1. Если этот блок находится в модели шага непрерывной переменной, задайте шаг расчета явным образом. Для получения дополнительной информации смотрите то, Что Шаг расчета? и Настройка времени выборки.

Примеры модели

Synchronous Machine State-Space Control

Синхронное управление пространства состояний машины

Управляйте токами в основанном на синхронной машине (SM) диске тяги с помощью управления пространства состояний. Высоковольтная батарея питает SM через управляемый трехфазный конвертер для обмоток статора и через управляемый 2D квадрантный прерыватель для обмотки ротора. Идеальный источник скорости вращения обеспечивает загрузку. SM действует ниже номинальной скорости. В каждый демонстрационный момент запрос крутящего момента преобразован в соответствующие текущие ссылки с помощью нулевого подхода управления d-оси. Контроллер обратной связи состояния управляет токами в системе координат ротора. Наблюдатель Luenberger получает зависимые скоростью термины перед управлением прямого распространения. Симуляция использует несколько шагов крутящего момента и в режимах двигателя и в генератора. Планирование задач реализовано как конечный автомат Stateflow®. Подсистема Осциллографов содержит осциллографы, которые позволяют вам видеть результаты симуляции.

DC Motor Control (State-Feedback and Observer)

Управление двигателем постоянного тока (Обратная связь состояния и наблюдатель)

Структура регулировки скорости обратной связи состояния для двигателя постоянного тока. Управляемый Прерыватель PWM с четырьмя квадрантами используется, чтобы питать двигатель постоянного тока. Подсистема Управления включает цикл управления с обратной связью состояния и генерацию PWM. Вектор состояния включает скорость ротора, которая измеряется, и текущий двигатель постоянного тока, который оценивается с помощью наблюдателя. И наблюдатель и диспетчер обратной связи состояния синтезируются размещением полюса с помощью модели в пространстве состояний системы. Общее время симуляции (t) составляет 4 секунды. В t = 1,5 секунды, увеличения крутящего момента нагрузки. В t = 2,5 секунды, задающая скорость изменяется с 1 000 об/мин до 2 000 об/мин.

Расширенные возможности

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

Смотрите также

Блоки

Введенный в R2017b

Документация Simscape Electrical

Поддержка