制御システム調整器で調整するための操作点の指定

制御システム調整器の操作点について

Simulink^® モデルで制御システム調整器を使用する場合、ソフトウェアはシステム応答を計算し、モデルの線形化に関するコントローラーのパラメーターを調整します。線形化はモデルの操作条件に応じて異なる場合があります。

既定では、制御システム調整器はモデル内で指定された操作点で線形化します。この操作点は、モデル内の初期状態値で構成されています (モデルの初期条件)。モデルを調整するための代替の操作点を 1 つ以上指定できます。制御システム調整器では、2 つのタイプの代替操作点を計算できます。

シミュレーションのスナップショット時間。制御システム調整器は、指定した時間の間モデルをシミュレートし、その時間の状態値を使用して線形化します。シミュレーションのスナップショットの線形化は、たとえば特定のシミュレーション時間後にモデルが平衡状態に達することがわかっている場合に便利です。
定常状態の操作点。制御システム調整器は、指定された条件が満たされている (平衡化) 定常状態の操作点を見つけます。たとえば、モデルが自動車のモーターを表している場合、モーターが 2,000 rpm で定常的に動作する操作点を計算できます。

定常状態の操作点の検出の詳細については、操作点について (Simulink Control Design)および定常状態の操作点の計算 (Simulink Control Design)を参照してください。

シミュレーションのスナップショット時間での線形化

この例では、1 つ以上のシミュレーションのスナップショット時間で線形化を計算する方法を説明します。

[Control System] タブの [操作点] メニューで、[線形化の条件] を選択します。

[線形化するスナップショット時間を入力] ダイアログボックスで 1 つ以上のシミュレーションスナップショット時間を指定します。[OK] をクリックします。

システム応答の解析またはモデルの調整を実行する準備ができたら、制御システム調整器は指定されたスナップショット時間で線形化を計算します。複数のスナップショット時間を入力した場合、制御システム調整器は線形化モデルの配列を計算し、配列内の複数の線形化を反映した解析プロットを表示します。この場合、制御システム調整器はパラメーターを調整するときにすべての線形化も考慮に入れます。これにより、調整されたコントローラーはさまざまな操作条件で設計要件を満たすことができます。

シミュレーションのスナップショット時間での操作点の計算

この例では、1 つ以上のシミュレーションのスナップショット時間で操作点を計算する方法を説明します。この計算をすることで、操作点が制御システム調整器に保存されます。後でモデルを保存された操作点で解析または調整する場合に、[操作点] メニューから保存された操作点を選択できます。

[Control System] タブの [操作点] メニューで、[シミュレーションのスナップショットを撮る] を選択します。

[線形化するスナップショット時間を入力] ダイアログボックスの [シミュレーションのスナップショット時間] フィールドに、シミュレーションのスナップショット時間を 1 つ以上入力します。複数のスナップショット時間はベクトルとして入力します。

[スナップショットを撮る] をクリックします。制御システム調整器がモデルをシミュレートし、スナップショットの操作点を計算します。

必要に応じて、さらなるスナップショットの操作点を計算します。追加のスナップショット時間を入力し、 [スナップショットを撮る] をクリックします。完了したら、ダイアログボックスを閉じます。

応答の解析またはモデルの調整を実行する準備ができたら、モデルの線形化を行う操作点を選択します。保存された操作点は、[Control System] タブの [操作点] メニューにあります。

スナップショット時間のベクトルを入力した場合、結果として得られる操作点はすべて操作点のベクトルにまとめて保存されます。このベクトルを使用すると、複数の操作点で同時に制御システムを調整できます。

定常状態の操作点の計算

この例では、指定された条件を備えた定常状態の操作点を計算する方法を説明します。この計算をすることで、操作点が制御システム調整器に保存されます。後でモデルを保存された操作点で解析または調整する場合に、[操作点] メニューから保存された操作点を選択できます。

[Control System] タブの [操作点] メニューで [モデルの平衡化] を選択します。

[モデルの平衡化] ダイアログボックスで、操作点の検出に使用する定常状態の状態値に関する仕様を入力します。

[モデルの平衡化] ダイアログボックスを使用して定常状態の操作点探索の条件を指定する方法を示す例については、モデル線形化器を使用した仕様からの操作点の計算 (Simulink Control Design)を参照してください。

状態仕様を入力したら、 [平衡化の開始] をクリックします。制御システム調整器は状態仕様を満たす操作点を検出し、保存します。