Control System Toolbox

Optimierung von Steuerungs- und Regelungssystemen

Die Control System Toolbox gestattet die systematische Optimierung von Regler-Parametern mithilfe verschiedener SISO- und MIMO-Entwurfsmethoden.

Optimierung von PID-Reglern

PID-Regler lassen sich mit Tools aus der Control System Toolbox sowohl in der PID Tuner App als auch von der Befehlszeile aus optimieren. Sie können:

  • Sowohl zeitkontinuierliche als auch zeitdiskrete PID-Regler als PID-Objekte in der Standard- oder Parallelform darstellen
  • PID Parameter automatisch auf eine ausgewogene Mischung aus Performance und Stabilität optimieren
  • Spezifische Parameter fest vorgeben wie etwa gewünschte Ansprechzeiten oder einzuhaltende Phasenreserve

Design von PID-Reglern mit der Control System Toolbox 2:22
Entwickeln Sie PID-Regler mit der Control System Toolbox™.

Wenn kein lineares Modell der Regelstrecke vorhanden ist, können Sie ein Regelstreckenmodell aus gemessenen Eingabedaten direkt in der PID-Tuner-App identifizieren und dazu die System Identification Toolbox verwenden.

PID Controller Tuning Based on Measured Input-Output Data 3:52
Identify a plant model from measured input-output data and use this model to tune PID Controller gains.

Optimierung von SISO-Reglern

Mit der App Control System Designer können Sie SISO-Steuerungen und Regelungen entwerfen und analysieren. Sie können:

  • Typische Reglerkomponenten wie PIDs, Lead-Lags und Notch-Filter entwerfen
  • SISO-Schleifen mithilfe klassischer Methoden wie Wurzelorts-, Bode- und Nichols-Diagrammen graphisch optimieren
  • Das Verhalten und die Performance der geschlossenen Regelschleife während der Optimierung in Echtzeit überwachen
  • Wichtige Entwurfskriterien wie die gewählten Abtastzeiten oder die Komplexität des Reglers bewerten

Design von Steuerungs- und Regelungssystemen mit dem SISO Design Tool 4:40
Entwickeln Sie Steuerungs- und Regelungssysteme mit dem SISO Design Tool.

Neben gängigen Modelldarstellungen wie Transferfunktionen und Frequenzgängen unterstützt die Control System Designer-App auch Systeme mit Zeitverzögerungen. Zur Beurteilung der Regler-Performance unter unterschiedlichen Bedingungen können außerdem mehrere Regelstrecken gleichzeitig angebunden werden.

Durch Simulink Control Design lässt sich die Control System Toolbox um die Fähigkeit zur direkten Optimierung von Reglern mit mehreren SISO-Schleifen in Simulink erweitern. SISO-Schleifen können dazu zunächst hintereinander geschaltet, ihre Interaktionen visualisiert und dann jede Schleife iterativ für sich auf eine möglichst hohe Gesamtperformance der Anordnung optimiert werden. Mit Simulink Control Design werden danach die dabei erhaltenen optimierten Parameter nach Simulink exportiert, wo sie zur weiteren Validierung des Entwurfs im Rahmen nichtlinearer Simulationen eingesetzt werden können.

Durch Erweiterung mit Simulink Design Optimization™ kann das SISO Design Tool außerdem Regler-Parameter gezielt auf die strikte Einhaltung von Performanceanforderungen aus der Zeit- und Frequenzbereich hin optimieren. Die Robust Control Toolbox schließlich eröffnet die Möglichkeit zur automatischen Definition der Form offener Regelschleifen mithilfe von H‑unendlich-Algorithmen.

Reglerdesign für verschiedene Betriebspunkte einer nicht-linearen Systems 5:27
Entwickeln und analysieren Sie einen Regler für verschiedene Betriebspunkte eines nicht-linearen Systems gleichzeitig.

Optimierung von MIMO-Reglern

Die Control System Toolbox unterstützt bewährte MIMO-Entwurfsmethoden wie LQR-/LQG- und Polplatzierungs-Algorithmen. Zusätzlich bietet sie Tools zum Entwurf von Beobachterstrukturen wie etwa Kalman-Filter.

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