Mô hình hóa và khảo sát chất lượng và thiết kế bộ điều khiển của hệ thống treo chủ động, Khảo sát sự phụ thuộc của đáp ứng hệ thống theo hệ số cản b2 thay đổi, Thiết lập bộ điều khiển PID khảo sát sự phụ thuộc chất lượng điều khiển vị trí theo các tham số PID
NỘI DUNG YÊU CẦU
* spring constant of suspension system(k1) = 80,000 N/m,
* spring constant of wheel and tire(k2) = 500,000 N/m,
* damping constant of suspension system(b1) = 350 Ns/m
* damping constant of wheel and tire(b2) = 15,020 Ns/m
* control force (u) = force from the controller we are going to design
2 Hoạt động của sinh viên
- Nội dung 1:Mô hình hóa hệ thống, tìm đáp ứng hệ thống theo thời gian
- Mục tiêu/chuẩn đầu ra: L1.1
- Nội dung 2: Khảo sát sự phụ thuộc của đáp ứng hệ thống theo hệ số cản b2 thay đổi từ 10 đến 100 Ns/m - Mục tiêu/chuẩn đầu ra: L2.1
- Nội dung 3: Thiết lập bộ điều khiển PID khảo sát sự phụ thuộc chất lượng điều khiển vị trí theo các tham số PID - Mục tiêu/chuẩn đầu ra: L2.2
3 Sản phẩm nghiên cứu: Bài thu hoạch và các chương trình mô phỏng trên Matlab.
PHÂN TÍCH VÀ MÔ HÌNH HÓA HỆ THỐNG
YÊU CẦU THIẾT KẾ
Hệ thống treo của xe cần đảm bảo độ chắc chắn và mang lại sự thoải mái khi di chuyển qua các ổ gà và gờ giảm tốc Khi xe gặp phải các chướng ngại vật như vết nứt và không đồng đều trên đường, thân xe phải giữ ổn định mà không có dao động lớn, đồng thời các dao động cần được tiêu tan nhanh chóng Do việc đo khoảng cách X1-W khó khăn và biến dạng của lốp (X2-W) không đáng kể, chúng ta sẽ sử dụng khoảng cách X1-X2 thay cho X1-W.
Xáo trộn trên bề mặt đường (W) sẽ được mô phỏng bằng một bước đầu vào Chúng ta sẽ thiết kế một bộ điều khiển phản hồi nhằm đạt được đầu ra (X1-X2) với độ quá điều chỉnh nhỏ hơn 5% và thời gian xác lập ngắn hơn 5 giây Cụ thể, khi xe chạy lên một vệt lồi 10cm, thân xe buýt sẽ dao động trong khoảng +/-5 mm và quay trở lại trạng thái cân bằng trong vòng 5 giây.
THIẾT LẬP VẬT LÝ
Hệ thống treo đóng vai trò quan trọng trong thiết kế xe, giúp loại bỏ dao động khi di chuyển qua những đoạn đường gồ ghề Nó hạn chế ảnh hưởng cơ học đến khung và các chi tiết kim loại, ngăn ngừa hiện tượng xe bị "chồm" quá mức, đồng thời mang lại sự thoải mái cho hành khách Thiết kế hệ thống treo ô tô là một lĩnh vực thú vị và đầy thử thách.
Khi thiết kế hệ thống treo, chúng ta cần tập trung vào một bánh xe của xe (một trong bốn bánh) để đơn giản hóa vấn đề thành một hệ lò xo giảm chấn.
Sơ đồ của hệ thống này được thể hiện như sau:
M1 khối lượng cơ thể 2500 kg
M2 khối lượng hệ thống treo 320 kg
K1 hằng số lò xo của hệ thống treo 80000 N/m
Hằng số lò xo của bánh xe và lốp xe là 500000 N/m, trong khi hằng số giảm xóc của hệ thống treo đạt 350 N.s/m Đối với bánh xe và lốp xe, hằng số giảm xóc được xác định là 15020 N.s/m U lực lượng kiểm soát là yếu tố quan trọng trong việc đảm bảo hiệu suất của hệ thống treo và bánh xe.
Theo định luật II Newton ta có phương trình chuyển động như sau:
M 2 𝑋̈ 2 = b 1 ( 𝑋̇ 1 - 𝑋̇ 2 ) + K 1 (X 1 –X 2 ) + b 2 ( 𝑊̇ – 𝑋̇ 2 ) + K 2 (W – X 2 ) – U (2) Biến đổi Laplace ta được:
-(b 1 s + K 1 )X 1 (s) + (M 2 s 2 + (b 1 + b 2 )s + (K 1 + K 2 ))X 2 (s) = (b 2 s + K 2 )W(s) – U(s) (4) Khi xem xét đầu vào U(s), thiết lập W(s) = 0 ta có hàm truyền G1(s) như sau:
Khi xem xét việc xáo trộn đầu vào W(s), thiết lập U(s) = 0 ta có hàm truyền G2(s) như sau:
3 Đáp ứng hệ thống theo thời gian
Chúng ta có thể sử dụng MATLAB để hiển thị hệ thống ban đầu mà không cần thông tin phản hồi Để xem phản ứng của hệ thống theo thời gian, hãy thêm các lệnh sau vào chương trình và chạy trong cửa sổ lệnh MATLAB: m1 = 100; m2 = 200; k1 = 1000; k2 = 2000; b1 = 350; b2 = 1500; nump = [(m1 + m2) b2 k2]; denp = [(m1 * m2) (m1 * (b1 + b2)) + (m2 * b1) (m1 * (k1 + k2)) + (m2 * k1) + (b1 * b2) (b1 * k2) + (b2 * k1) k1 * k2].
Biểu đồ cho thấy phản ứng của hệ thống giảm chấn dưới, với những người ngồi trong xe buýt chỉ cảm nhận được dao động rất nhỏ Tuy nhiên, xe mất một thời gian dài để đạt được trạng thái ổn định, cho thấy thời gian xác lập lớn Để phân tích phản ứng của hệ thống với nhiễu loạn đầu vào W(s) có cấp biểu kiến 0.1 m, ta sử dụng các tham số num1=[-(m1*b2) -(m1*k2) 0 0] và den1=[(m1*m2) (m1*(b1+b2))+(m2*b1) (m1*(k1+k2))+(m2*k1)+(b1*b2) (b1*k2)+(b2*k1) k1*k2].
Biểu đồ phản ứng cho thấy khi xe đi qua vệt lồi 10 cm, thân xe dao động kéo dài khoảng 50 giây với biên độ ban đầu khoảng 8 cm Sự dao động lớn và thời gian kéo dài này sẽ khiến hành khách trong xe cảm thấy không thoải mái.
KHẢO SÁT SỰ PHỤ THUỘC CỦA ĐÁP ỨNG HỆ THỐNG THEO HỆ SỐ CẢN 𝒃𝟐
ỨNG HỆ THỐNG THEO HỆ SỐ CẢN 𝒃 𝟐
K1 spring constant of suspension system 80000 N/m
K2 spring constant of wheel and tire 500000 N/m b1 damping constant of suspension system 350 N.s/m b2 damping constant of wheel and tire 10 ~ 100 N.s/m
Sử dụng Matlab để nghiên cứu sự phụ thuộc của hệ thống vào hệ số cản của bánh và lốp xe 𝑏2, chúng tôi sẽ tạo một mảng chứa các giá trị của 𝑏2, với các mức thay đổi từ 10 đến 100 N.s/m và bước nhảy là 10.
Ta có đoạn chương trình như sau:
Muốn vẽ biểu đồ có b2 thay đổi như yêu cầu, phải cần sử lụng lệnh lặp for: for i=1:length(b2) nump=[(m1+m2) b2(i) 2]; denp=[(m1*m2) (m1*(b1+b2(i)))+(m2*b1) (m1*(k1+k2))+(m2*k1)+(b1*b2(i)) (b1*k2)+(b2(i)*k1) k1*k2]; P=tf(nump,denp); step(P); hold on end legend('b2','b2@','b2p','b20')
Nhận xét: Từ biểu đồ trên cho thấy khi ta b2 tăng thì biên độ sẽ giảm và thời gian dao động tăng lên rất nhiều
Để xem phản ứng của hệ thống với nhiễu đầu vào W(s) có cấp biểu kiến 0.1 m, bạn có thể sử dụng đoạn mã lặp for như sau: `for i=1:length(b2) nump=[(m1+m2) b2(i) k2]; denp=[(m1*m2) (m1*(b1+b2(i)))+(m2*b1) (m1*(k1+k2))+(m2*k1)+(b1*b2(i)) (b1*k2)+(b2(i)*k1) k1*k2]; P=tf(nump,denp); num1=[-(m1*b2(i)) -(m1*k2) 0 0]; den1=[(m1*m2) (m1*(b1+b2(i)))+(m2*b1) (m1*(k1+k2))+(m2*k1)+(b1*b2(i)) (b1*k2)+(b2(i)*k1) k1*k2]; G2=tf(num1,den1); step(P) step(0.1*G2) hold on end legend('b2','b2@','b2p','b20')`.
Do b2 dao động quá nhỏ rất khó quan sát được hiện tượng khi b2 thay đổi nên ta không thể khảo sát được
Nhận xét cho thấy rằng hằng số giảm xóc của bánh xe và lốp xe b2 quá nhỏ (10 ~ 100) dẫn đến chuyển động hỗn loạn và thời gian phản hồi kéo dài (100s) Khi b2 càng nhỏ, mức độ hỗn loạn càng gia tăng, làm tăng cường độ và thời gian Do đó, cần có giá trị b2 đủ lớn để bộ treo chủ động hoạt động ổn định hơn, phù hợp cho việc sử dụng.
Tương tự chỉnh sửa file m ta sẽ có:
Nhận xét: b2 càng lớn thì biên độ cũng như thời gian dao động giảm đi càng nhiều, giúp hệ thống trở về trạng thái ổn định nhanh chóng
THIẾT KẾ BỘ ĐIỀU KHIỂN
BỘ ĐIỀU KHIỂN PID
Hàm truyền cho một bộ điều khiển PID là:
Kp, Ki và Kd lần lượt là độ lợi tỉ lệ, độ lợi tích phân và độ lợi vi phân trong hệ thống điều khiển Để bắt đầu, chúng ta có thể ước lượng các giá trị cho các tham số này: Kp = 208025, Ki = 832100 và Kd = 624075 Việc này có thể được thực hiện trong MATLAB bằng cách thêm đoạn mã thích hợp vào file m.
Kib4075; contr=tf([Kd Kp Ki],[1 0]);
Chúng ta sẽ mô phỏng phản ứng của hệ thống (khoảng cách X1-X2) khi có một bước xáo trộn trên đường Từ sơ đồ đã cho, ta có thể xác định chức năng chuyển đổi từ xáo trộn đường W sang đầu ra (X1-X2) và thực hiện mô phỏng với công thức: sys_cl=F*feedback(F*G1,contr).
II.VẼ PHẢN HỒI VÒNG KÍN
Chúng ta đã tạo chức năng truyền vòng kín trong MATLAB để đại diện cho nhà máy, sự xáo trộn và bộ điều khiển Trước khi bắt đầu quá trình kiểm soát, hãy xem phản hồi bước vòng kín của hệ thống Chúng ta sẽ sử dụng một bước cao 0,1 m làm xáo trộn Để mô phỏng điều này, chỉ cần nhân sys_cl với 0,1 Thêm mã sau vào tệp m của bạn: t=0:0.05:5; step(0.1*sys_cl,t); title('Phản hồi vòng kín với bước cao 0,1m'); bạn sẽ thấy phản hồi (X1-X2) đến bước W như thế này.
Biểu đồ cho thấy phần trăm overshoot là 9mm, vượt quá yêu cầu 5mm, nhưng thời gian giải quyết vẫn thỏa mãn, dưới 5 giây Để chọn mức tăng phù hợp nhằm đạt được sản lượng hợp lý ngay từ đầu, chúng tôi bắt đầu bằng cách xác định một cực và hai số không cho bộ điều khiển PID Một cực phải ở 0, trong khi một số không gần cực gốc ở mức 1, và số không còn lại sẽ được đặt xa hơn, ở mức 3 Chúng tôi có thể điều chỉnh vị trí của số không thứ hai để đáp ứng yêu cầu hệ thống Để thực hiện điều này, thêm lệnh vào m-file để điều chỉnh số không thứ hai và chọn mức tăng cho Kd, Kp và Ki Cụ thể, z1=1; z2=3; p1=0; numc=conv([1 z1],[1 z2]); denc=[1 p1]; contr=tf(numc,denc); rlocus(contr*G1) và title('quy dao nghiem so voi bo dieu khien PID') [K,p]=rlocfind(contr*G1).
CHỌN MỨC TĂNG CHO BỘ ĐIỀU KHIỂN PID
Hiện nay, với chức năng truyền vòng kín, việc kiểm soát hệ thống chỉ cần điều chỉnh các biến KD, KP và KI Dữ liệu cho thấy hệ thống có độ giảm xóc lớn hơn yêu cầu, nhưng thời gian giải quyết rất ngắn Tuy nhiên, phản hồi vẫn chưa đạt yêu cầu với mức vượt quá 5% Như đã đề cập trước đó, vấn đề này có thể được cải thiện thông qua việc điều chỉnh phù hợp.
Để tìm phản ứng tốt hơn, hãy điều chỉnh các biến KD, KP và KI Tăng giá trị của KP, KI và KD lên hệ số 2 và quan sát kết quả Quay lại m-file của bạn và nhân các giá trị KP, KI tương ứng.
Để so sánh biểu đồ với bộ điều khiển PID có mức tăng thấp, bạn cần thay đổi trục bằng cách sử dụng lệnh: axis([0 5 -.01 01]) Sau đó, hãy chạy lại chương trình để xem kết quả.
Phần trăm overshoot của hệ thống hiện đạt khoảng 5% biên độ đầu vào, trong khi thời gian giải quyết chỉ là 2 giây, thấp hơn yêu cầu 5 giây Điều này cho thấy bộ điều khiển PID là lựa chọn hợp lý nhất cho việc điều khiển hệ thống.
MÔ PHỎNG TRÊN SIMULINK
ÂY DỰNG MÔ HÌNH
Hệ thống sẽ được mô hình hóa bằng cách tổng hợp các lực tác động lên khối lượng, bao gồm cơ thể và hệ thống treo, đồng thời tích hợp gia tốc của mỗi khối hai lần để xác định vận tốc và vị trí Định luật Newton sẽ được áp dụng cho từng khối lượng trong quá trình này.
Mở Simulink và mở một cửa sổ mô hình mới Đầu tiên, chúng tôi sẽ mô hình hóa các tích phân của gia tốc của quần chúng
Chèn một khối Tích hợp từ thư viện khối tuyến tính và vẽ các đường kết nối đến và đi từ các thiết bị đầu cuối đầu vào và đầu ra của khối này.
Để tăng tốc độ, hãy gắn nhãn cho dòng đầu vào là "a1" và dòng đầu ra là "v1" để chỉ vận tốc Để thêm các nhãn này, bạn chỉ cần nhấp đúp vào khoảng trống ngay phía trên dòng.
• Chèn một khối Tích hợp khác được kết nối với đầu ra của khối đầu tiên
• Vẽ một đường từ đầu ra của nó và gắn nhãn nó là "x1" (cho vị trí)
• Chèn một cặp Integrators thứ hai bên dưới cặp đầu tiên với các dòng có nhãn "a2", "v2" và "x2"
Tiếp theo, chúng ta sẽ bắt đầu mô hình hóa định luật Newton Định luật Newton cho mỗi quần chúng này có thể được thể hiện như sau:
Các phương trình này có thể được biểu diễn bằng các khối tăng (đối với1/ M1 và 1/M2)và hai khối tổng hợp.
• Chèn hai khối Gain, (từ thư viện khối tuyến tính) một khối được đính kèm với đầu vào của mỗi cặp tích hợp
• Chỉnh sửa khối tăng tương ứng với M1 bằng cách nhấp đúp vào nó và thay đổi giá trị của nó thành "1/m1"
• Thay đổi nhãn của khối Gain này thành "Mass 1" bằng cách nhấp vào từ
Chỉnh sửa giá trị của Gain thành "1/m2" và gán nhãn cho nó là "Mass 2" Nếu bạn muốn thay đổi kích thước các khối tăng, hãy nhấp vào khối để tô sáng và kéo một trong các góc đến kích thước mong muốn.
M1 chịu tác động từ ba lực, bao gồm một lò xo, một bộ giảm chấn và đầu vào u Trong khi đó, M2 bị ảnh hưởng bởi năm lực, với hai lò xo, hai bộ giảm chấn và đầu vào u.
• Chèn hai khối Tổng (từ thư viện khối tuyến tính), một khối được đính kèm bởi một dòng vào mỗi khối Gain
• Chỉnh sửa các dấu hiệu của khối Tổng tương ứng với M1 thành "+ " để đại diện cho ba lực (hai trong số đó sẽ âm)
• Chỉnh sửa các dấu hiệu của khối Sum khác thành "++-++" để đại diện cho năm lực, một trong số đó sẽ là số âm
Chúng tôi sẽ bổ sung các lực lượng hành động cho từng khối lượng Trước tiên, lực từ Spring 1 sẽ được thêm vào, với giá trị bằng hằng số k1 nhân với chênh lệch giữa X1 và X2.
• Chèn một khối tổng sau cặp tích hợp trên
• Chỉnh sửa các dấu hiệu của nó thành "+-" và kết nối tín hiệu "x1" với đầu vào dương và tín hiệu "x2" với đầu vào âm
• Vẽ một đường dẫn từ đầu ra của khối Sum
• Chèn khối Gain phía trên khối "Mass1"
• Lật nó từ trái sang phải bằng cách nhấp một lần vào nó và chọn Flip Block từ menu Định dạng (hoặc nhấn Ctrl-F)
• Chỉnh sửa giá trị của mức tăng này thành "k1" và gắn nhãn khối "Mùa xuân 1"
• Chạm vào một dòng ra khỏi đầu ra của khối Sum cuối cùng và kết nối nó với đầu vào của khối tăng này
Kết nối đầu ra của khối tăng (lực lò xo) với đầu vào thứ hai của khối Tổng Khối 1 Đầu vào này cần phải có giá trị âm vì Spring 1 sẽ kéo xuống Khối lượng 1 khi X1 lớn hơn X2.
Chạm vào một đầu ra từ đường lực lò xo và kết nối với đầu vào thứ hai của khối Tổng Mass 2 Đầu vào này mang tính tích cực vì Mùa xuân 1 kéo lên Khối lượng 2.
Bây giờ, chúng ta sẽ thêm lực từ Damper 1 Lực này bằng b1 lần V1-V2
• Chèn một khối tổng bên dưới tích hợp đầu tiên của Mass 1
• Lật nó từ trái sang phải và chỉnh sửa các dấu hiệu thành "+-"
• Chạm vào một dòng ra khỏi dòng "v1" và kết nối nó với đầu vào tích cực của khối Sum này
• Chạm vào một dòng ra khỏi dòng "v2" và kết nối nó với đầu vào âm của khối Sum này
• Chèn khối Gain ở bên trái của khối Sum này và lật nó từ trái sang phải
• Chỉnh sửa giá trị của nó thành "b1" và gắn nhãn nó là "Damper 1"
• Kết nối đầu ra của khối Sum mới với đầu vào của khối tăng này
Kết nối đầu ra của khối tăng (lực giảm chấn) với đầu vào thứ ba của khối Tổng Khối 1 Đầu vào này mang giá trị âm, tương tự như lực của Spring 1 tác động lên Mass 1.
• Chạm vào một đường thẳng ra khỏi đường lực của Damper 1 và kết nối nó với đầu vào đầu vào đầu tiên (dương) của khối Sum của Khối 2
Chúng ta sẽ bổ sung lực từ Mùa xuân 2, lực lượng này chỉ hoạt động trên Khối 2 và phụ thuộc vào hồ sơ mặt đất, W Lực của Spring 2 được xác định bằng X2-.
• Chèn khối bước ở khu vực phía dưới bên trái của cửa sổ mô hình Gắn nhãn là "W"
• Chỉnh sửa thời gian bước thành "0" và đó là Giá trị cuối cùng thành "0" (Chúng tôi sẽ giả định một mặt đường bằng phẳng cho bây giờ)
• Chèn khối Sum ở bên phải của khối W Step và chỉnh sửa các dấu hiệu của nó thành "-+"
• Kết nối đầu ra của khối Bước với đầu vào tích cực của khối Sum này
• Chạm vào một đường tắt tín hiệu "x2" và kết nối nó với đầu vào âm của khối Sum mới
• Chèn một khối Gain ở bên phải của khối Sum này và kết nối đầu ra của Sum với đầu vào của Gain mới
• Thay đổi giá trị của lợi nhuận thành "k2" và gắn nhãn nó là "Spring 2"
• Kết nối đầu ra của khối này (lực của Spring 2) với đầu vào thứ tư của khối Sum của Mass 2 Lực này bổ sung theo nghĩa tích cực
Tiếp theo, chúng ta sẽ bổ sung lực từ Damper 2, được tính bằng b2 lần V2 trừ đi đạo hàm theo thời gian của W Do không có tín hiệu hiện có đại diện cho đạo hàm của W, chúng ta cần phải tạo ra tín hiệu này.
• Chèn một khối Phái sinh (từ thư viện khối tuyến tính) ở bên phải của khối bước W
• Chạm vào một dòng đầu ra của Bước và kết nối nó với đầu vào của khối Phái sinh
• Chèn khối Sum sau khối Phái sinh và chỉnh sửa các dấu hiệu thành "+-"
• Kết nối đầu ra của Đạo hàm với đầu vào dương của khối Sum mới
• Chạm vào một dòng ra khỏi dòng "v2" và kết nối nó với đầu vào âm của khối Sum này
Kết nối đầu ra của khối Sum (lực của Bộ giảm chấn 2) với đầu vào thứ năm của khối Sum trong Khối 2, đồng thời đảm bảo rằng lực lượng này được bổ sung với dấu hiệu tích cực.
Lực cuối cùng trong đầu vào U hành động giữa hai khối lượng
• Chèn khối Bước ở phía trên bên trái của cửa sổ mô hình
• Kết nối đầu ra của nó với đầu vào còn lại của khối Sum của Khối 1 (với dấu hiệu dương)
• Chạm vào một đường tắt tín hiệu này và kết nối nó với đầu vào còn lại của khối Sum của Khối 2 (có dấu âm)
• Chỉnh sửa Step Time của Khối bước này thành "0" và để lại Giá trị cuối cùng "1"
• Gắn nhãn khối bước này là "U"
• Cuối cùng, để xem đầu ra (X1-X2) chèn một Phạm vi được kết nối với đầu ra của khối Sum ngoài cùng bên phải.
PHẢN HỒI VÒNG KÍN
Để mô phỏng hệ thống, trước tiên cần đặt thời gian mô phỏng phù hợp bằng cách chọn Tham số từ menu Mô phỏng và nhập "50" vào trường Thời gian dừng, đủ để xem phản hồi vòng lặp mở Sau đó, các tham số vật lý cần được thiết lập bằng cách chạy các lệnh sau tại dấu nhắc MATLAB: m1%00; m220; k1000; k2P0000; b1 = 350; b2 = 15020.
Để chạy mô phỏng, hãy nhấn Ctrl-t hoặc chọn Bắt đầu từ menu Mô phỏng Sau khi kết thúc mô phỏng, nhấp đúp vào phạm vi và nhấn nút autoscale để xem kết quả.
TRÍCH XUẤT MỘT MÔ HÌNH TUYẾN TÍNH VÀO MATLAB
Mô hình tuyến tính của hệ thống, dưới dạng không gian trạng thái hoặc hàm truyền, có thể được trích xuất từ Simulink sang MATLAB bằng cách sử dụng các khối Kết nối Vào và Ra cùng với hàm MATLAB linmod Quá trình này cho phép trích xuất mô hình từ đầu vào U đến đầu ra X1-X2 một cách hiệu quả.
• Đầu tiên, thay thế khối U Step bằng Khối Kết nối
Thay vì sử dụng khối Phạm vi, hãy thay thế bằng Khối Kết nối Ra ngoài, có sẵn trong thư viện khối Kết nối Việc này giúp xác định rõ đầu vào và đầu ra của hệ thống trong quá trình khai thác.
Lưu tệp của bạn dưới dạng "suspmod.mdl" (chọn Lưu dưới dạng từ menu Tệp)
MATLAB sẽ lấy mô hình tuyến tính từ tệp đã lưu thay vì từ cửa sổ mô hình hiện tại Để thực hiện điều này, hãy nhập các lệnh sau tại dấu nhắc MATLAB:
Bạn sẽ thấy đầu ra sau đây, cung cấp cả mô hình chức năng không gian trạng thái và truyền của hệ thống.
Để xác minh việc trích xuất mô hình, chúng tôi sẽ tạo ra một phản ứng bước vòng mở của chức năng chuyển được trích xuất trong MATLAB Nhập lệnh "step(num,den);" trong MATLAB để thực hiện.
Bạn sẽ thấy cốt truyện sau đây tương đương với đầu ra của Phạm vi.
THỰC HIỆN PHẢN HỒI ĐẦY ĐỦ CỦA NHÀ NƯỚC
Bộ điều khiển sử dụng ma trận tăng phản hồi để cải thiện hiệu suất hệ thống Trong Simulink, chúng tôi sẽ tích hợp hệ thống vòng lặp mở đã được thiết lập trước đó vào một khối Hệ thống con.
• Tạo cửa sổ mô hình mới
• Kéo khối Hệ thống con từ thư viện khối Kết nối vào cửa sổ mô hình mới của bạn
• Nhấp đúp chuột vào khối này Bạn sẽ thấy một cửa sổ trống đại diện cho nội dung của hệ thống con (hiện đang trống)
• Mở mô hình đã lưu trước đó của hệ thống treo xe buýt, suspmod.mdl
• Chọn Chọn Tất cả từ menu Sửa (hoặc Ctrl-A) và chọn Sao chép từ menu
Chọn cửa sổ hệ thống con trống trong mô hình mới và sử dụng tùy chọn Dán từ menu Sửa (hoặc nhấn Ctrl-V) để hiển thị hệ thống ban đầu của bạn Nếu cần, hãy sử dụng các thanh cuộn để điều chỉnh vị trí và tập trung vào hệ thống này trong cửa sổ mới.
• Gắn nhãn khối trong kết nối "U" và khối kết nối ra "y1"
• Thay thế khối W Step bằng khối In Connection và gắn nhãn khối này là
Bây giờ chúng ta sẽ tạo ra các đầu ra trạng thái khác từ hệ thống con
• Chèn một khối Out bên dưới khối "y1" và gắn nhãn nó là "d/dt(y1)",
Chạm vào một dòng ra khỏi dòng dẫn vào khối tăng Damper 1(V1-V2) và kết nối nó với khối d/dt(y1) Out
• Chèn một khối Out khác bên dưới khối "d/dt(y1)" Out và gắn nhãn là
• Chạm vào một đường ra khỏi dòng "x1" và kết nối nó với khối Out này
• Chèn một khối Out khác bên dưới khối "x1" Out và gắn nhãn nó là
• Chạm vào một dòng ra khỏi dòng "v1" và kết nối nó với khối Out này
Trạng thái cuối cùng, bổ sung, cần phải được tạo ra, đó là tích phân của Y1
• Chèn một khối Tích hợp phía trên khối "y1" Ra và kết nối đầu vào của nó với một dòng được chạm vào đầu vào vào khối "y1" Out
• Chèn một khối Out, gắn nhãn nó là "int(y1)" và kết nối nó với đầu ra của tích hợp mới
Vì các đầu ra trạng thái sẽ được sử dụng để tạo thành một vectơ, điều quan trọng là chúng phải được đánh số theo đúng thứ tự
• Chỉnh sửa khối "x1" Out và thay đổi Số cổng thành "1"
• Tương tự, thay đổi số cổng của "d/dt(x1)" Out block thành "2", "y1" Out's port number thành "3", "d/dt(y1)" Out's port number thành "4" và
"int(y1)" Out's port number thành "5"
• Các khối In nên được đánh số sao cho "U" là "1" và "W" là "2" Một số trong những con số này có thể đã chính xác
• Đóng cửa sổ Hệ thống con Bây giờ bạn sẽ thấy các thiết bị đầu cuối đầu vào và đầu ra trên khối Hệ thống con
• Đặt tên cho khối này là "Mô hình treo"
Để đọc tất cả các nhãn trong mô hình, bạn cần thay đổi kích thước khối bằng cách nhấp vào nó và kéo một trong các góc được tô sáng Mô hình này có hai đầu vào và năm đầu ra, trong đó mỗi đầu vào và đầu ra đều là tín hiệu vô hướng.
Chúng tôi sẽ phát triển một bộ điều khiển phản hồi toàn trạng thái cho mô hình nhà máy Đầu tiên, cần tạo một tín hiệu vector từ năm đầu ra vô hướng để nhân với ma trận tăng phản hồi K.
Chèn một khối Mux từ thư viện khối kết nối bên phải khối Mô hình treo để kết hợp nhiều đầu vào thành tín hiệu vector Mux mặc định có ba đầu vào.
• Chỉnh sửa khối Mux và thay đổi Số lượng đầu vào thành "5"
• Thay đổi kích thước Mux sao cho nó có cùng chiều cao với khối
• Kết nối từng đầu ra của Mô hình hệ thống treo với đầu vào của Mux theo thứ tự
Bây giờ, chúng ta sẽ đóng vòng lặp lại
• Chèn khối Tăng Ma trận (từ thư viện khối tuyến tính) bên dưới khối Mô hình treo
• Lật Ma trận Tăng từ trái sang phải và chỉnh sửa giá trị của nó thành "K"
• Chèn khối Tổng ở bên trái của khối Mô hình treo
• Chỉnh sửa các dấu hiệu của nó thành "+-"
• Kết nối đầu ra của Mức tăng ma trận với đầu vào âm của khối Sum
• Kết nối đầu ra của khối Sum với đầu vào "U" của Mô hình hệ thống treo
• Chèn khối Bước và kết nối khối đó với đầu vào tích cực của khối Tổng
Gắn nhãn khối bước "r" và điều chỉnh Thời gian bước về "0" cùng với Giá trị cuối cùng cũng thành "0" để chỉ huy bức tượng bán thân ở mức độ trung bình.
• Chèn khối bước và kết nối nó với đầu vào "W" của Mô hình treo
• Chỉnh sửa Thời gian bước của nó thành "0" và Giá trị cuối cùng của nó thành "-.1" (chúng tôi hiện đang giả định ổ gà sâu 10cm)
• Chèn khối Phạm vi và chạm vào một dòng ra khỏi đầu ra "y1" của Mô hình treo và kết nối nó với Phạm vi.