Simulink Control Design

Simulink 모델 트리밍 및 선형화

모델 트리밍

선형 제어 설계의 경우 일반적으로 비선형 모델의 다양한 설정값을 설명하기 위해 여러 동작점을 고려해야 합니다. Simulink Control Design은 모델 동작점 결정을 위한 그래픽 인터페이스를 제공합니다. 다음을 수행할 수 있습니다.

이러한 동작점은 안정적인 상태에서 시뮬레이션을 초기화하는 데 사용하거나 선형화 및 제어 설계의 기반으로 사용할 수 있습니다.

Trim, Linearization, and Control Design for an Aircraft 7:17
Trim and linearize a nonlinear aircraft model and use the resulting linear model to design a pitch rate damper controller.

모델 선형화

Simulink Control Design을 통해 연속, 불연속 및 멀티레이트 Simulink 모델선형화할 수 있습니다. 그래픽 신호 주석을 사용하여 루프 오프닝과 선형화 입출력을 지정함으로써 전체 모델이나 모델의 일부, 또는 단일 블록이나 서브시스템을 선형화할 수 있습니다. 신호 주석은 개루프 및 폐루프 분석에 사용할 수 있습니다. 주석 및 분석은 비침입형이며 모델의 시뮬레이션 동작에 영향을 주지 않습니다.

Simulink Control Design은 선형화된 모델을 자동으로 계산하고 스텝 응답 플롯 또는 보드 다이어그램으로 결과를 시각화할 수 있게 합니다. 선형화된 Simulink 모델에 대한 각 블록의 영향을 시각화할 수 있도록 Linearization Inspector가 제공됩니다. 모델에서 원하는 수의 블록에 대한 선형 동작을 지정하여 결과를 미세 조정할 수 있습니다. 선형 동작은 행렬 게인 또는 LTI 모델로 지정할 수 있으며, 이를 통해 Stateflow® 차트 또는 펄스 폭 변조 신호 기반 시스템과 같은 불연속 또는 이벤트 기반 구성 요소를 포함한 Simulink 모델을 선형화할 수 있는 유연성이 제공됩니다.

Robust Control Toolbox™를 사용하면 전달 함수와 게인을 위한 불확실한 값을 모델에서 직접 지정하여 불확실한 선형 모델을 계산할 수 있습니다. 그 결과로 생성되는 불확실한 선형 모델은 불확실성이 제어 시스템의 안정성과 성능에 미치는 영향을 연구하는 데 사용할 수 있습니다.

이 모든 툴에는 배치 모드 트리밍 및 선형화를 위해 스크립트를 작성하는 명령 라인 API가 있습니다. 이러한 스크립트를 직접 쓰거나 그래픽 인터페이스에서 자동으로 MATLAB 코드를 생성할 수 있습니다.

Batch Mode Trimming and Linearization 5:20
Create a script to do batch mode trimming and linearization of Simulink® models.

모델 주파수 응답 계산

Simulink Control Design은 시뮬레이션 기반 모델 주파수 응답 계산을 위한 툴을 제공합니다. 이러한 툴을 사용하여 다음을 수행할 수 있습니다.

  • 선형화의 결과를 검증합니다.
  • 강력한 불연속성 또는 이벤트 기반으로 기술된 모델 등과 같이 선형화 기술이 적절하지 않을 때 모델의 주파수 응답을 계산합니다.
  • 자극 신호 증폭이 비선형 시스템의 게인 및 위상 특성에 미치는 영향을 연구합니다.

Simulink Control Design을 사용하면 사인 스윕 또는 처프(chirp) 신호와 같은 자극 신호를 구성하고, 시뮬레이션을 실행하고, 데이터를 수집하며, 모델의 주파수 응답을 계산 및 플로팅할 수 있습니다. 주파수 응답 계산에 사용되는 알고리즘은 시뮬레이션 시간을 최소화하고 Accelerator 및 Rapid Accelerator 모드를 지원하여 전체 연산을 가속하도록 고안되었습니다.

Frequency Response Estimation 6:15
Estimate the frequency response of a Simulink® model using simulation.

다음: Simulink에서의 제어 시스템 설계 및 분석

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