Simulink Control Design
Linearisierung von Modellen und Entwicklung von Regelungssystemen
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Mit Simulink Control Design können Sie klassische und datengestützte Regelungssysteme, die in Simulink modelliert wurden, entwickeln und analysieren. Die Software bietet Tools zur Ermittlung von Betriebspunkten und zur Berechnung exakter Linearisierungen von Simulink-Modellen unter verschiedenen Betriebsbedingungen. Sie können simulationsbasierte Frequenzgänge Ihrer Systeme berechnen. Ferner können Sie eingebettete Schätzalgorithmen zur Schätzung des Frequenzgangs von physischen Anlagen in Echtzeit bereitstellen.
Simulink Control Design stimmt beliebige SISO- und MIMO-Reglerarchitekturen wie etwa PID-Regler und Kompensatoren mit Gain-Scheduling automatisch ab. Sie können PID-Autotuning-Algorithmen in Embedded Software bereitstellen, um die PID-Verstärkungsfaktoren automatisch in Echtzeit zu berechnen. Mit Simulink Control Design lassen sich Algorithmen für die Gleitmodusregelung, iterative Lernregelung, aktive Regelung der Störungsunterdrückung und andere nichtlineare, adaptive und datengestützte Regelungsalgorithmen entwickeln und bereitstellen. Sie haben dabei die Möglichkeit, Methoden zur Durchsetzung von Randbedingungen zu verwenden, um Regelungsmaßnahmen anzupassen und so verhindern, dass Ihr System kritische Randbedingungen verletzt.
Betriebspunkte und Linearisierung
Ermitteln Sie die Betriebspunkte Ihres Simulink-Modells aus Spezifikationen oder Simulationszeiten. Mit der Steady State Manager-App trimmen Sie Ihr Modell interaktiv auf der Grundlage von Zustands-, Eingabe- und Ausgabespezifikationen. Linearisieren Sie kontinuierliche, diskrete und Multiraten-Simulink-Modelle mit der Model Linearizer-App. Mithilfe des Linearization Advisor identifizieren und beheben Sie typische Linearisierungs-Probleme.
Betriebspunkte:
Dokumentation | Beispiele
Linearisierung:
Dokumentation | Beispiele
Frequenzgangschätzung
Sie können mithilfe von Eingangs-/Ausgangsdaten Ihre Frequenzgänge abschätzen und damit die Eigenschaften von Simulink-Modellen in der Frequenzdomäne untersuchen. Anschließend können Sie Ihren Schätzungsalgorithmus als eingebettete Anwendung für die Echtzeitschätzung einer physikalischen Regelstrecke bereitstellen.
Optimierung von PID-Reglern
Die PID Tuner-App dient zur automatischen Abstimmung von PID-Reglern in Simulink-Modellen. Stellen Sie PID-Autotuning-Algorithmen auf Embedded-Hardware bereit, indem Sie C Code aus den Blöcken „Closed-Loop PID Autotuner“ und „Gain-Scheduled PID Autotuner“ bereitstellen.
Klassischer Reglerentwurf
SISO-Regelkreise stimmen Sie in Simulink mithilfe von grafischen und automatischen Optimierungstools der Control System Designer-App ab.
Mehrschleifen- und Mehrzieloptimierung
Mit der Control System Tuner-App lassen sich beliebige in Simulink modellierte, dezentrale SISO- und MIMO-Reglerstrukturen automatisch so abstimmen, dass sie Anforderungen in der Zeit- und Frequenzdomäne erfüllen.
Erzwingen von Bedingungen
Verhindern Sie, dass Ihre Systeme kritische Randbedingungen verletzen, indem Sie mithilfe von Simulink-Blöcken Bedingungen für ein Barrierezertifikat und für Passivität durchsetzen und die Regelungsmaßnahmen bei Bedarf anpassen.
Gain-Scheduling
Die automatische Optimierung von Gain-Scheduling-Reglern für nichtlineare oder zeitvariable Regelstrecken ermöglicht die Erfüllung von Leistungsanforderungen über den gesamten Betriebsbereich Ihres Systems.
Nichtlineare und datengestützte Regelung
Implementieren Sie nichtlineare, adaptive und datengetriebene Regelungstechniken mit Simulink-Blöcken, die Gleitmodusregelung (SMC), aktive Störungsunterdrückungsregelung (ADRC), modellreferenzadaptive Regelung (MRAC) und mehr abdecken.
Referenzanwendungen
Verwenden Sie Referenzanwendungsbeispiele zur Flugregelung, Leistungselektronik, Robotik und für weitere Anwendungen, um Regler, die in Simulink modelliert werden, zu entwickeln und zu analysieren.
Produktressourcen:
„Mit MathWorks-Tools konnten wir unseren Entwicklungsprozess vereinfachen, weil sie eine integrierte Umgebung für den Entwurf der innovativen technischen Funktionen bereitgestellt haben, die unsere Kunden verlangen.“
Simulink Control Design – Häufig gestellte Fragen
Simulink Control Design ist ein Add-On für Simulink, das die Linearisierung für Modellanalyse und Regelungsentwurf nichtlinearer Simulink-Modelle, den Entwurf und das PID-Tuning von Regelungssystemen sowie die Bereitstellung validierter Regler auf eingebetteter Hardware ermöglicht. Es stellt Befehle, interaktive Apps und Simulink-Blöcke für die Betriebspunktberechnung, Linearisierung für Modellanalyse und Regelungsentwurf, Frequenzgangschätzung, PID-Tuning, Mehrkreisregelungsentwurf und fortgeschrittene nichtlineare sowie datengetriebene Regelungstechniken bereit.
Ja. Simulink Control Design stimmt PID-Regler in Simulink-Modellen automatisch mit der PID Tuner App ab, und Sie können PID-Autotuning-Algorithmen in eingebettete Software bereitstellen, um die Regelungsparameter in Echtzeit zu berechnen.
Simulink Control Design ermittelt Betriebspunkte und berechnet exakte Linearisierungen für Modellanalyse und Regelungsentwurf von Simulink-Modellen unter verschiedenen Betriebsbedingungen, sodass Sie Regler mit Hilfe linearer Analysetechniken entwerfen können. Die Frequenzgangschätzung bietet eine Alternative, wenn die analytische Linearisierung unzuverlässig ist. Für Systeme, bei denen ein linearisierungsbasiertes Design nicht ausreicht, wirken nichtlineare Regelungsblöcke und datengetriebene Regelungsblöcke direkt auf die nichtlineare Anlage.
Sie können beliebige SISO- und MIMO-Regelungsarchitekturen automatisch abstimmen, einschließlich PID-Reglern, Gain-Scheduled Kompensatoren sowie verschiedener nichtlinearer und adaptiver Regelungsalgorithmen.
Ja. Sie können simulationsbasierte Frequenzgangschätzungen Ihrer Systeme berechnen und eingebettete Schätzalgorithmen bereitstellen, um die Frequenzgangschätzung physischer Anlagen in Echtzeit durchzuführen.
Es unterstützt Sliding-Mode-Regelung (SMC), Iterative Learning Control (ILC), Active Disturbance Rejection Control (ADRC), Model Reference Adaptive Control (MRAC) und andere nichtlineare, adaptive und datengetriebene Regelungsalgorithmen über spezielle Simulink-Blöcke.
Ja. Simulink Control Design unterstützt die automatische Codegenerierung über Simulink Coder und Embedded Coder. In Simulink entworfene und validierte Regler — einschließlich PID-Autotuner-Blöcken, fortgeschrittenen Regelungsblöcken und Frequenzgangschätzungsblöcken — können als generierter C-Code direkt auf eingebettete Hardware bereitgestellt werden.
Ja. Es enthält Simulink-Blöcke zur Durchsetzung von Barrier Certificate- und Passivitätsbeschränkungen, die die Regelungsaktionen bei Bedarf anpassen, um zu verhindern, dass Ihr System kritische Beschränkungen verletzt.
Typische Anwendungsgebiete sind Flugregelung, Antriebsstrang- und Fahrwerksregelung, elektrische Motorantriebe, Stabilitätsanalyse von Energiesystemen, Regelung von Leistungsumrichtern, Roboter-Bewegungssteuerung und autonome Fahrzeugsführung. Referenzbeispiele für viele dieser Anwendungen sind im Produkt enthalten.
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