コントローラー極目標

目的

制御システム調整器を使用しているときに、調整された制御システム内の指定した調整可能なブロックのダイナミクスを制約します。

説明

コントローラー極目標は、制御システムモデル内の調整可能なブロックのダイナミクスを制約します。コントローラー極目標では、指定したブロックに安定性の制約を課すことができます。また、ブロックの極の有限の最小 decay 率、最小 damping 比または最大固有振動数も指定できます。これらの制約により、調整可能なブロックの応答において高速ダイナミクスを排除し、リンギングを制御することができます。

制御システム調整器のプロットの影付き領域は、極配置制約が満たされない周波数領域を表しています。制約は、PID コントローラーの積分項などの、固定の積分器を除くブロック内のすべての極に適用されます。

制御システム全体または制御システム内のフィードバックループのダイナミクスを制約したり安定性を確保したりするには、極目標を使用します。

作成

制御システム調整器の [調整] タブで、[新規目標] 、 [コントローラーのダイナミクスの制約] を選択してコントローラー極目標を作成します。

コマンドラインにおける同等の操作

コマンドラインで制御システムを調整する場合、TuningGoal.ControllerPoles を使用してコントローラー極目標を指定します。

調整ブロックのダイナミクスの制約

ドロップダウンメニューから、コントローラー極目標を適用する制御システム内の調整ブロックを選択します。

制約するブロックがリストにない場合は、[調整ブロック] リストに追加します。制御システム調整器の [調整] タブで、 [ブロックの選択] をクリックします。調整ブロックの追加の詳細については、制御システム調整器で調整するブロックの指定を参照してください。

次の領域内部の極の保持

ダイアログボックスのこのセクションを使用して、極配置の制限を指定します。

最小 decay 率
調整可能なブロックの極の目的の最小 decay 率を入力します。ブロックの極は、Re(s) < -MinDecay (連続時間ブロックの場合) または log(|z|) < -MinDecay*Ts (サンプル時間が Ts の離散時間ブロックの場合) を満たすように制約されます。
ブロックが安定するように非負の値を指定します。負の値を指定すると、調整ブロックに不安定な極が含まれる可能性があります。
最小 damping
調整可能なブロックの極の目的の最小 damping 比を 0 ～ 1 の値として入力します。ブロックの極は調整可能なパラメーターによって異なり、Re(s) < -MinDamping*|s| を満たすように制約されます。離散時間では、減衰比は s=log(z)/Ts を使用して計算されます。
最大固有振動数
調整可能なブロックの極のターゲット最大固有振動数を、調整している制御システムモデルの単位で入力します。ブロックの極は、|s| < MaxFrequency (連続時間ブロックの場合) または |log(z)| < MaxFrequency*Ts (サンプル時間が Ts の離散時間ブロックの場合) を満たすように制約されます。この制約によって、調整可能なブロックの高速ダイナミクスが回避されます。

アルゴリズム

制御システムを調整するときに、各調整目標は正規化されたスカラー値 f(x) に変換されます。ここで x は、制御システムの自由 (調整可能な) パラメーターのベクトルです。その後、ソフトウェアはパラメーター値を調整して f(x) を最小化するか、調整目標が厳密な制約値の場合、f(x) が 1 より小さくなるようにします。

[コントローラー極目標] では、f(x) は目標の相対的な達成または違反を反映します。たとえば、コントローラー極目標で調整ブロックの極を最小 damping ζ = 0.5 に制約する場合、次のようになります。

f(x) = 1 は、極の減衰が厳密に ζ = 0.5 であることを意味します。
f(x) = 1.1 は、減衰が ζ = 0.5/1.1 = 0.45 であり、ターゲットより約 10% 小さいことを意味します。
f(x) = 0.9 は、減衰が ζ = 0.5/0.9 = 0.55 であり、ターゲットより約 10% 大きいことを意味します。