Simulink学习——基础建模流程案例（二）（简单弹簧阻尼器系统+控制建模）

Simulink Example : Create Model Components

 

案例学习

继上一期

当对简单的弹簧、阻尼系统建立完了模型。现在提出第二个问题：

如果F可控，但是外界环境也会有一些扰动，那么如何控制F能让小球最快到达稳定状态。

 

对于这样一个问题，在workflow第二期的Create Model Components（创建模型元件）这个案例里，simulink告诉我们，在对详细系统进行进一步建模前，我们可以先辨识出模型的各个元件及其边界，然后以创建子系统的方式将其分离。如下图所示：

根据问题，案例创建了Operator、Environment、Controller、Mechanical system子系统。虽然子系统内的系统不一定这么复杂，但是这样的建模方式使可读性大大增加。能更好地捋清楚思路。

 

Mechanical system 子系统

由于我们控制的和收到扰动的都是外力，因此原来的F替换成control和disturbance。

 

Controller 控制器

example中通过一个PID控制器来控制外力，sensor的来源为小球的位置x

 

Operator 操作器

这里example给出了多个小球的目标位置，通过stateflow

 

Environment 环境因素

目前环境因素只有一个外力的扰动，这里通过一个step去给出这个扰动

 

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建模练习

来学着例子自己做做看吧，加入点自己的想法：

 

首先既然要分元件，我干脆就分的更彻底一些吧，Contro视为input到system的调整模块，

urbance然后在control部分加入PID控制器，在前面加入Disturbance，并做好两侧的信号传递

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仿真

把所有模块连好仿真试一下：

PID调试

先随便给个PID试试

嗯。。。。很明显不行

 

用PID Tuner更新一下PID参数再仿真一下

很稳定，尝试一下让小球的目标位置处于一个变动状态，看看我们的控制效果如何。

 

把目标位置的输入改一改：

嗯，效果不错，完全重合了。。分开看更清楚点

 

换成随机位置输入：

目标位置变化速度太快的话还是会有超调

把控制速度调慢点，减少震荡，效果好了很多。

 

小结

1.可以通过子系统创建来将不同类型的系统封装起来并定义接口

2.使用bus时线的位置要计划好，不然会让信号线变得非常乱

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模型分享：

https://download.csdn.net/download/weixin_44281768/12839416