主要内容

满足时域和频域要求的优化设计(GUI)

这个例子使用了:

打开脚本

该示例演示如何调优控制器以满足时域和频域设计要求响应优化器．

该示例需要Simulink®Control Design™软件。

飞机纵向飞行控制模型

打开Simulink模型。

sys =“sdoAircraft”；open_system(系统);

飞机模型是基于Simulink的slexAircraftExample模型。模型包括:

  • 飞机动力学模型的子系统(飞机动力学模型)、阵风(Dryden风阵风模型)和飞行员重力(引航员重力计算）.

  • 在模拟开始1秒时，应用在飞机操纵杆上的步进变化，使飞机向上俯仰。

控制器设计问题

调优控制器增益以满足以下时域和频域设计要求:

  • 迎角α对操纵杆的步长变化的响应，上升时间小于1秒，超调时间小于1%，并在不到5秒的时间内稳定在稳定状态的1%以内

  • 俯仰速率控制回路有良好的跟踪低于1 rad/s和20 dB噪声抑制超过100 rad/s

  • 在5 rad/s以上，操纵杆对飞行员g -力的闭环响应小于0 dB。

这些要求降低了飞行员在响应操纵杆变化时所经历的高频重力，同时仍然保持飞行性能。

该模型包括以下模块(来自Simulink®设计优化™和Simulink控制设计模型验证库):

  • α响应指定alpha步响应要求。

  • 螺距速率环路指定pitch-rate性能要求。

中已经选择了线性化输入/输出线性化选项卡。俯仰速率环路从控制器的输入(控制器错误信号)开始，到俯仰速率传感器的输出结束。攻角循环是打开信号，因此块只计算俯仰速率循环响应。该线性系统在仿真时间为0时计算。

的界限TAB指定了以下螺距速率环路形状要求:

  • 在0.01 rad/s到0.1 rad/s范围内大于20 dB

  • 在0.1 rad/s到1 rad/s范围内大于0 dB

  • 在100 rad/s到1000 rad/s范围内小于-20 dB

  • 先导G响应表示重力要求。

中已经选择了线性化输入/输出线性化选项卡。该线性系统在仿真时间为0时计算。

的界限选项卡指定g -力要求在5 rad/s 100 rad/s范围内小于0 dB。

打开响应优化器

打开响应优化器交互式地配置和运行设计优化问题。点击响应优化的块参数对话框α响应，螺距速率环路或先导G响应块。另外,类型sdotool(“sdoAircraft”)．要同时显示多个需求图，请使用视图选项卡。

应用程序检测模型验证块中指定的需求，并自动将它们包含为需要满足的需求。

指定设计变量

指定以下模型参数作为优化设计变量:

  • 控制器增益Ki而且Kf

  • 俯仰速率传感器增益Kq

  • 传感器增益卡

在设计变量集下拉列表，选择新．一个选择优化模型参数的对话框打开。

选择Ki，Kf，Kq而且卡．单击<<将所选参数添加到设计变量集。

指定最小和最大增益值Ki而且Kf值必须保持负值卡而且Kq必须保持积极。

新闻输入在您输入值之后。

点击好吧．一个新变量DesignVars出现在响应优化器浏览器。

评估初步设计

点击Plot模型响应对模型进行仿真，检查初始设计是否满足设计要求。

结果表明，当前设计不满足驾驶员g力要求，且不符合alpha阶跃响应超调要求。

优化设计

创建一个图来显示在优化过程中如何修改控制器变量。在绘制数据下拉列表，选择DesignVars，其中包含优化设计变量Ki，Kf，Kq而且卡．在添加图下拉列表，选择迭代的阴谋．

点击优化．

单击，加载预配置文件并运行优化开放在响应优化按TAB键选择sdoAircraft_sdosession.mat．或者输入以下命令加载项目:

>> load sdoAircraft_sdosession

> > sdotool (SDOSessionData)

优化进度窗口在每次迭代时更新，并显示优化在5次迭代后收敛。

的α响应而且先导G响应图表明满足设计要求。的DesignVars图显示控制器增益收敛到新的值。

单击，可查看优化后的设计变量值DesignVars在响应优化器浏览器。设计变量的优化值在Simulink模型中自动更新。

%关闭模型bdclose (“sdoAircraft”）
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