СОВРЕМЕННАЯ ЭЛЕКТРОНИКА №5/2015

ПРОЕКТИРОВАНИЕ И МОДЕЛИРОВАНИЕ 71 WWW.SOEL.RU СОВРЕМЕННАЯ ЭЛЕКТРОНИКА ◆ № 5 2015 3. Настройка параметров системы управления. 4. Обновление блоков Simulink с наст- роенными значениями параметров, и проверка результата настройки при моделировании. Определение блоков для настройки Используя интерфейс slTunable из пакета расширений Simulink Control Design, нужно указать название модели Simulink и имена блоков для настрой- ки. SlTunable автоматически линеари- зует модель Simulink и устанавливает задание по настройке параметров для функции systune. Модель системы опи- сывается следующим образом: ST0 = slTuner(‘rct_helico’,{‘PI1 ’,’PI2’,’PI3’,’SOF’}); Определение требований Пакет Robust Control Toolbox обе- спечивает выполнение полного набо- ра задач настройки, в том числе сле- жение за уставкой, подавление помех, формирование передаточной функции по частотной характеристике, задание запасов по фазе и амплитуде, а также размещение полюсов замкнутой систе- мы. Для нашего примера мы использу- ем следующие требования: ● отслеживание изменения уставки с заданным временем отклика не более двух секунд и установившей- ся ошибкой не более 1%: TrackReq = TuningGoal. StepTracking({‘theta-ref’,’phi- ref’,’r-ref’},{‘theta’,’phi’, ’r’},2,1e-2); ● обеспечение устойчивости системы при отклонении сигналов по ампли- туде до 5 дБ и по фазе до 40 ° на вхо- дах и выходах объекта управления (независимо друг от друга или одно- временно во всех каналах): MarginReq1 = TuningGoal. Margins(‘u’,5,40); MarginReq2 = TuningGoal. Margins(‘y’,5,40); ● ограничение собственнойчастотыпо- люсов замкнутой системы до 20 рад/с: PoleReq = TuningGoal.Poles(); PoleReq.MaxFrequency=20; Настройка параметров системы управления Теперь всё готово для использова- ния функции systune для совместной настройки всех (21) параметров систе- мы управления. Функция systune воз- вращает настроенную версию ST1 модели системы управления ST0: AllReqs = [TrackReq,MarginReq1, MarginReq2,PoleReq]; [ST1,fSoft,~,Info] = systune(ST0,AllReqs); Процесс оптимизации параметров занимает порядка трёх секунд. На рисунке 3 графики показывают, что настроенный контроллер практиче- ски полностью отвечает всем четырём требованиям. Обновление и проверка модели Запишем значения параметров, полу- ченные в результате настройки систе- мы, в модель Simulink: writeBlockValue(ST1). Результаты моделирования системы с новыми значениями параметров под- тверждают, что контроллер обеспечи- вает устойчивый отклик с надёжным отслеживанием уставки и эффектив- ной развязкой (см. рис. 4). В ОЗМОЖНОСТИ НАСТРОЙКИ Функция systune позволяет настра- ивать большинство блоков, использу- емых для создания системы управле- ния в Simulink. К ним относятся уси- литель, ПИД-регулятор, передаточная функция, модель в пространстве состо- яний, модель полюсов-нулей, дискрет- ныйфильтр и блоки LTI-систем. Можно настроить любую конфигурацию систе- мы управления, содержащей эти блоки. Изменяя требования к настраивае- мым параметрам, можно найти опти- мальное соотношение между произво- дительностью и надёжностью систе- мы. Можно также сравнить различные архитектуры управления и исследо- вать возможность уменьшения слож- ности конечного решения для систе- мы управления. Например, путём уста- новки коэффициента усиления блока SOF в ноль и перенастройки контуров PI-блоков при помощи команды systune можно проверить, является ли необхо- димым внутренний контур обратной связи. Сравнение результатов моде- лирования с исходной двухконтур- Рис. 2. Результаты моделирования показывают неустойчивое поведение системы (начальные параметры не настроены)