一个线性电动执行机构的控制

线性电动执行机构模型

打开仿真软件模型的金宝app线性电动执行机构:

open_system (“rct_linact”)

电气和机械使用Simscape电气组件建模。控制系统由两级联反馈回路控制直流电机的驱动电流和角速度。

图1:电流和速度控制器。

注意,内循环(当前)控制器是一个比例增益而和外(速度)控制器比例和积分的行为。两个控制器的输出是有限的+ / - 5。

设计规范

我们需要调整比例和积分收益回复2000 rpm速度与最小过度需求约0.1秒。在模型中初始增益设置是P = 50和π(s) = 0.2 + 0.1 / s和相应的响应如图2所示。这种反应太慢、太敏感负载扰动。

图2:不调谐的反应。

控制系统优化

您可以使用systune共同调整反馈循环。建立设计、创建的实例slTuner调整块的列表的界面。块和信号都是在模型中指定的名字。模型是线性化在t = 0.5来避免一些衍生品在t = 0时的不连续性。

TunedBlocks = {“电流PID”,“速度PID”};tLinearize = 0.5;%线性化在t = 0.5%创建优化界面ST0 = slTuner (“rct_linact”、TunedBlocks tLinearize);addPoint (ST0, {“电流PID”,“速度PID”})

数据结构ST0包含控制系统的描述和其可调的元素。接下来指定直流电机应遵循在0.1秒内每分钟2000转的速度需求:

TR = TuningGoal.Tracking (“速度需求(rpm)”,“转”,0.1);

现在您可以调整比例和积分收益looptune:

相约= systune (ST0、TR);

最后:软= 1.03,=无穷,迭代= 124

这将返回一个更新描述相约包含调增益值。验证此设计、情节的闭环响应速度要求速度:

T1 = getIOTransfer(相约,“速度需求(rpm)”,{“转”,“我”});图步骤(T1, 0.5)

线性域的反应看起来不错所以推调增益值模型,进一步验证设计的非线性模型。金宝app

writeBlockValue(死神)

非线性仿真结果显示在图3。非线性行为远比线性近似。图4显示了饱和度和振荡的内在(当前)循环。

图3:调整控制器的非线性仿真。

图4:电流控制器输出。

防止饱和度

到目前为止,我们只有指定所需的响应时间(速度)循环。这使得systune自由分配内部和外部之间的控制工作循环。饱和的内循环显示比例增益太高,一些调整是必要的。一个可能的补救措施是明确限制获得速度命令“当前PID”输出。速度参考值的2000 rpm和饱和限制+ / - 5,平均增益不应超过5/2000 = 0.0025。保守,尽量保持获得速度参考电流PID低于0.001。为此,提高添加一个约束和调节控制器增益与需求。

%的“当前PID”输出作为一个兴趣点addPoint (ST0“电流PID”)%限制获得速度要求“当前PID”输出,以避免饱和MG = TuningGoal.Gain (“速度需求(rpm)”,“电流PID”,0.001);%重新调整这个额外的目标ST2 = systune (ST0 (TR、镁));

最后:软= 1.39,=无穷,迭代= 52

最后获得1.39表明需求几乎但不是遇到(所有的需求得到满足时,最终获得小于1)。使用viewGoal检查调整控制器如何对每个目标。

图(“位置”[100100560550])viewGoal (TR, MG, ST2)

下一个比较两个设计线性域。

T2 = getIOTransfer (ST2,“速度需求(rpm)”,{“转”,“我”});图步骤(T1,“b”,T2,“g——”传说,0.4)(“初始调优”,“调谐和增益约束”)

第二个设计是不那么咄咄逼人,但仍然满足响应时间的要求。调整PID收益的比较表明,在电流环比例增益降低了从18岁到2。

showTunable(死神)%初始化调整

块1:rct_linact /电流控制器/电流PID = Kp = 18.4名称:Current_PID p only控制器。- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -块2:rct_linact /速度控制器/速度PID = 1 + Ki *——年代Kp = 0.402, Ki = 0.677名称:Speed_PID连续时间比例积分控制器并联形式。

showTunable (ST2)%重调

块1:rct_linact /电流控制器/电流PID = Kp = 2.19名称:Current_PID p only控制器。- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -块2:rct_linact /速度控制器/速度PID = 1 + Ki *——年代Kp = 0.482, Ki = 4.96名称:Speed_PID连续时间比例积分控制器并联形式。

来验证这个新设计,推动新的调整增益值仿真软件模型和模拟响应2000 rpm速度需求和500 N负荷扰动。金宝app仿真结果显示在图5和电流控制器的输出如图6所示。

writeBlockValue (ST2)

图5:调优的非线性响应得到约束。

图6:电流控制器输出。

非线性反应现在满意和当前循环不再是饱和。额外增益约束已经成功地重新平衡内部和外部之间的控制工作循环。