В этой статье мы рассмотрим процесс настройки контроллера для модели нелинейного электропривода с помощью инструмента Response Optimizer. До сих пор мы рассматривали только линейные системы ( часть 1 И часть 2 ).
Они нужны, чтобы понять принцип работы реальной (нелинейной) системы и примерно определить ее характеристики.
Однако на практике нам приходится иметь дело с нелинейной моделью.
В современных системах управления используются цифровые вычислительные машины (микроконтроллеры, ПЛИС), реализующие алгоритмы управления, корректирующие устройства и обрабатывающие данные датчиков.
И работу таких компьютеров (или их отдельных функций) тоже необходимо моделировать.
Сегодня мы рассмотрим систему, в которой вместо идеального датчика скорости используется инкрементальный энкодер.
Он формирует три цифровых сигнала А, В и Z, на основе которых определяются угловое положение и скорость контролируемого объекта.
Настройка регулятора системы, включающей в себя как цифровую, так и непрерывную часть, не может быть выполнена с помощью инструментов, работающих с линеаризуемыми моделями (PID Tuner).
В этом случае на помощь приходят численные методы.
Системная модель
Ниже представлена модель рассматриваемой системы.
Помимо уже привычных подсистем электропривода, регулятора нагрузки и скорости, в него входят:
- датчик скорости (подсистема датчиков),
- функция обработки сигналов от энкодера, реализованная в цифровом компьютере (подсистема декодера инкрементального вала)
Разрешение энкодера составляет 256 имп.
/об.
Результаты моделирования перед настройкой контроллера ( 
) приведены ниже.
Пусть реакция системы на одиночный импульс должна отвечать следующим требованиям:
- перерегулирование (Overshoot) не более 8%,
- Время нарастания менее 0,3 с,
- Время стабилизации менее 0,85 с.
Это означает, что в контроллере необходимо применить метод для борьба с интегральным насыщением .
Настройка контроллера
Приложение Оптимизатор ответов находится во вкладке ПРОГРАММЫ Окно модели Simulink, в разделе СИСТЕМЫ КОНТРОЛЯ .Поскольку инструмент использует методы численной оптимизации, расчет модели будет выполняться несколько раз в процессе.
Поэтому перед установкой в блок МОДЕЛИРОВАТЬ окно модели активируйте опцию Быстрый перезапуск сократить время, затрачиваемое на эти действия.
Регулировка регуляторов осуществляется по следующему алгоритму:
- Мы создаем переменные MATLAB, соответствующие параметрам контроллера, в окне Model Explorer и присваиваем их значениям начальные приближения.
В нашем случае мы можем принять скорректированные значения контроллера из первой части в качестве начальных приближений.
- Записываем переменные в соответствующие поля в окне параметров блока ПИД-регулятор.
- Откройте инструмент Оптимизатор ответов.
Слева в разделе Рабочая область модели на панели Обозреватель данных отображаются ранее созданные переменные.
- Определяем список параметров, подлежащих оптимизации.
Для этого нажмите на кнопку Никто редактируемое поле Набор проектных переменных .
В раскрывающемся меню нажмите Новый..
Правый список открывшегося окна Create Design Variables Set содержит переменные модели, а левый список содержит параметры для оптимизации.
Выберите переменные и нажмите на кнопку со стрелкой, расположенную между двумя списками, чтобы перенести их в левый список.
При желании можно указать границы диапазонов оптимизируемых параметров в столбцах Минимум и Максимум.
- Выберите задачу оптимизации.
В блоке ТРЕБОВАНИЯ нажать на кнопку Новый и в выпадающем меню в разделе ТРЕБОВАНИЯ К ВРЕМЕННОЙ ОБЛАСТИ выберите вариант Диапазон переходной характеристики .
- Задаем характеристики необходимого переходного процесса в появившемся окне в разделе Задайте характеристики переходного процесса .
- Задаем сигнал, к которому предъявляются требования переходного процесса.
В главе Выберите сигналы для привязки Нажмите на кнопку «плюс» рядом со списком.
Перейдите к модели и выберите необходимый сигнал.
В нашем случае сигналом является Скорость.
Возвращаемся в окно инструментов.
В левом списке открывшегося окна Create Signal Set выберите сигнал и нажмите на кнопку со стрелкой.
Завершаем выбор сигналов нажатием ХОРОШО .
В графической области окна инструмента появилась координатная плоскость с границами, за которые не может выйти график переходного процесса.В главе Данные на панели Обозреватель данных расположены три переменные: DesignVars содержит информацию о списке оптимизируемых параметров, Sig — свойства выбранного сигнала и StepRespEnvelope — информацию о требованиях к переходному процессу.
Построим переходный процесс перед настройкой регулятора.
Для этого выберите переменную Sig и нажмите на кнопку Постройте ответ модели находится в блоке УЧАСТКИ .
Понятно, что переходный процесс не удовлетворяет заявленным требованиям. - Оптимизируем параметры контроллера.
Выберите переменную DesignVars и нажмите на кнопку с зеленым треугольником в блоке ОПТИМИЗИРОВАТЬ .
Результаты процесса оптимизации отображаются в окне прогресса.
В графическом окне можно увидеть новый переходный процесс с оптимизированными параметрами регулятора (толстая линия), а также переходные процессы, построенные на предыдущих итерациях (тонкие линии).
Теги: #симуляция #matlab #simulink #simulink #pid-контроллер #pid-контроллер
-
Что Вам Даст Лучший Очиститель Реестра
19 Oct, 24 -
.Net Core Против Node.js. Аргументы И Факты
19 Oct, 24 -
Linux, Школа, Небольшой Город
19 Oct, 24 -
Амазонка: Вопросы И Ответы
19 Oct, 24 -
Вы Покупаете «Электронные» Билеты На Поезд?
19 Oct, 24 -
Опыт Использования Adviser.
19 Oct, 24
