Simulink Control Design

Trimmen und Linearisierung von Simulink-Modellen

Trimmen des Modells

Beim Entwurf von linearen Regelungssystemen sind typischerweise mehrere Betriebspunkte zu berücksichtigen, um den verschiedenen Sollwerten eines nicht linearen Modells Rechnung zu tragen. Simulink Control Design verfügt über eine GUI, um die Betriebspunkte des Modells zu bestimmen. Sie können:

  • Betriebspunkte von benutzerdefinierten Sollwerten mithilfe von numerischer Optimierung berechnen
  • Snapshots von Betriebspunkten zu einem bestimmten Zeitpunkt oder einem bestimmten Ereignis während der Simulation machen

Diese Betriebspunkte können verwendet werden, um eine Simulation stationär oder als Grundlage für Linearisierungs- und Reglerentwurf zu initialisieren.

Trim, Linearization, and Control Design for an Aircraft 7:17
Trim and linearize a nonlinear aircraft model and use the resulting linear model to design a pitch rate damper controller.

Linearisierung des Modells

Mit Simulink Control Design können Sie kontinuierliche, diskrete und Multiraten-Simulink-Modelle linearisieren. Mit grafischen Anmerkungen zur Angabe zu Ein- und Ausgabesignalen für die Öffnung des Regelkreises und die Linearisierung können Sie das ganze Modell, einen Teil des Modells oder einen einzelnen Block bzw. ein Untersystem linearisieren. Die Signalanmerkungen können zur Open- und Closed-Loop-Analyse verwendet werden. Anmerkungen und Analyse sind nicht invasiv und beeinträchtigen nicht das Simulationsverhalten Ihres Modells.

Simulink Control Design berechnet das linearisierte Modell automatisch und ermöglicht es Ihnen, die Ergebnisse in einem Sprungantwort- oder Bode-Diagramm zu visualisieren. Es steht ein Linearization-Inspector zur Verfügung, um die Auswirkung jedes Blocks auf Ihr Simulink-Modell in der Linearisierung zu visualisieren. Sie können eine Feinabstimmung Ihrer Ergebnisse vornehmen, indem Sie das lineare Verhalten einer beliebigen Anzahl von Blöcken in Ihrem Modell angeben. Das lineare Verhalten kann als Verstärkungsmatrix oder als LTI-Modell angegeben werden, wodurch Sie die Flexibilität erhalten, Simulink-Modelle mit Unstetigkeiten oder ereignisbasierten Komponenten, wie z. B. Stateflow®-Diagramme oder signalbasierten Pulsbreiten-Modulationssysteme, zu linearisieren.

In Kombination mit der Robust Control Toolbox™ können Sie ein unsicheres lineares Modell berechnen, indem Sie unsichere Werte für Transferfunktionen und Verstärkungen direkt im Modell angeben können. Das daraus entstehende unsichere lineare Modell kann verwendet werden, um den Einfluss von Unsicherheiten auf die Stabilität und die Leistung Ihres Regelungssystems zu untersuchen.

Alle diese Tools verfügen über eine Befehlszeilen-API, um Skripte für das Trimmen und die Linearisierung im Batch-Modus zu schreiben. Sie können dieses Skript entweder selbst verfassen oder automatisch MATLAB®-Code in der GUI erstellen.

Batch Mode Trimming and Linearization 5:20
Create a script to do batch mode trimming and linearization of Simulink® models.

Berechnen der Frequenzgänge des Modells

Simulink Control Design bietet Tools für die simulationsbasierte Berechnung des Frequenzgangs eines Modells. Sie können diese Tools für Folgendes verwenden:

  • Verifizierung der Ergebnisse einer Linearisierung.
  • Berechnung des Frequenzgangs des Modells, wenn die Linearisierungsmethoden nicht angemessen sind, wie z. B. bei Modellen, die durch starke Unstetigkeiten oder ereignisbasierte Dynamiken beschrieben werden.
  • Untersuchung der Wirkung von Anregungssignalamplituden auf die Verstärkung eines nicht linearen Systems und auf Phaseneigenschaften.

Mit Simulink Control Design können Sie die Anregungssignale aufbauen, wie z. B. Sinus-Sweeps oder Chirp-Signale, die Simulationen ausführen, Daten erfassen und dann den Frequenzgang des Modells berechnen und Diagramme erstellen. Die zur Berechnung des Frequenzgangs verwendeten Algorithmen wurden dazu entwickelt, die Simulationszeit zu minimieren und unterstützen den Accelerator- und Rapid Accelerator-Modus in Simulink, um die Gesamtberechnung zu beschleunigen.

Frequency Response Estimation 6:15
Estimate the frequency response of a Simulink® model using simulation.

Weiter: Entwurf und Analyse von Regelungssystemen in Simulink

Probieren Sie Simulink Control Design

Testsoftware anfordern

So kriegen Sie’s geregelt – Schritt-für-Schritt zum optimalen PID-Regler

Webinar anzeigen