古典制御設計
単入力、単出力 (SISO) フィードバック システムの設計、調整および解析
制御システム デザイナー アプリを使用して、Simulink® でモデル化されたフィードバック システムの単入力単出力 (SISO) コントローラーを対話的に設計および解析できます。コントローラーの調整には、各種のグラフィカルな調整方法や自動調整方法を使用できます。アプリケーションに最も適した調整法を選択するには、制御システム デザイナーの調整法を参照してください。
アプリ
| 制御システム デザイナー | 単入力単出力 (SISO) コントローラーの設計 |
トピック
入門
- 制御システム デザイナーの調整法
各種のグラフィカルな調整法や自動調整法により補償器を調整することができます。 - 調整可能なブロック
Simulink Control Design™ ソフトウェアを使用して、特定の Simulink ブロックにあるパラメーターを調整できます。 - 制御システムの解析と設計における対象信号のマーク
解析ポイントにより、MATLAB® または Simulink でモデル化されたシステムでの内部信号へのアクセス、開ループ解析の実行、あるいはコントローラー調整の要件の指定が可能になります。
設計ワークフロー
- 単ループのフィードバック/プレフィルターの補償器設計
フィードバック補償器を使用して単一ループ システムの閉ループ性能を調整した後、プレフィルターを使って基準信号の変化に対するシステム応答を調整します。 - カスケード マルチループ フィードバック設計
カスケード マルチループ システムの補償器を設計するには、まず内側のループに対する補償器を調整してから、外側のループの補償器を調整します。 - むだ時間をもつプラントの補償器設計
制御システム デザイナーでは一部の設計および解析ツールで正確なむだ時間がサポートされますが、その他のツールはむだ時間に近似を使用します。 - カスタムのマスク サブシステムの調整
カスタムのマスク サブシステム内のコントローラーを調整するために、サブシステムを調整可能なブロックとして構成できます。
補償器の調整
- 自動 PID 調整およびグラフィカルなボード設計法を使用した補償器の設計
PID コントローラーのパラメーターを自動的に調整します。その後、グラフィカルな設計法を用いてコントローラーの性能を細かく調整することができます。 - 補償器エディターを使用した Simulink ブロックの調整
制御システム デザイナーの [補償器エディター] ダイアログ ボックスを使用して Simulink ブロックを調整する。
解析と検証
- 応答プロットを使用した設計の解析
制御システム デザイナーのプロット ツールを使用して制御システムの設計を解析します。 - 複数の設計の性能の比較
複数の補償器設計の性能を比較して、異なる調整法または補償器の構造の影響を調べます。 - Simulink モデルの更新と設計の検証
非線形システムのコントローラーを調整する際、制御システム デザイナーは Simulink モデルを線形化します。したがって、調整されたコントローラーの性能を非線形システムで検証することが推奨されます。
注目の例
パラメーターが変化する DC モーターの設定値追従
この例では、Simulink® モデルからの制御システムのプラントの変化を表す、LTI モデルの配列を生成する方法を説明します。このモデルの配列は、制御システム デザイナーで制御設計に使用されます。
ドラム ボイラーの圧力の調整
この例では、応用例にドラム ボイラーを使って、Simulink® Control Design™ ソフトウェアの使用方法を説明します。この例は操作点探索関数を使用して、モデルの線形化だけでなく、それ以降の状態オブザーバーおよび LQR の設計についても説明します。このドラム ボイラー モデルにおける制御上の問題は、給水の流量と適用する熱量のノミナル値を調整することで、炉からのランダムな熱変動に対してボイラーの圧力を安定化することです。この例の場合、ランダムな熱変動の 95% は熱量のノミナル値の 50% 未満であり、炉による燃焼ボイラーとしては異常ではありません。
計算遅延とサンプリングの効果のモデル化
コントローラーの設計においては、モデルの遅延とサンプリングの効果を考慮しないと、閉ループ応答が振動して不安定になることがあります。
