Helikoptéra - simulačné overenie algoritmu stavového prediktivného riadenia

Táto stránka obsahuje simulačnú prezentáciu riadenia zlinearizovaného odchýlkového modelu mechanického systému helikoptéra. Na obr. 2 môžte vidieť zapojenie regulačného obvodu riadenia odchýlkového modelu zlinearizovaného mechanického systému helikoptéra, ktorý je súčasťou aktualizovanej knižnice PredicLib. Parametre regulácie je možné meniť prostredníctvom tabuľky Tab. 1, ktorej prvá časť obsahuje položky pre nastavenie parametrov zlinearizovaného modelu mechanického systému helikoptéra a druhá časť obsahuje položky pre nastavenie parametrov predikívneho stavového MPC regulátora. V druhej časti tabuľky je taktiež možnosť výberu typu referenčnej trajektórie.

K dispozícii sú tri typy referenčných trajektórií. Prvý typ má z počiatku tvar nábehu po stúpajúcej priamke a po čase sa ustáli na konštantnej hodnote. Druhý typ má zo začiatku podobný tvar no po ustálenej zložke, referenčné trajektórie menia svoj tvar skokovo, no k zmenám u oboch trajektórií nedôjde v rovnakom okamžiku. Tretí typ je podobný druhému, ale skokové zmený nastanú v rovnakom časovom okamihu.

Takto si používateľ môže vyskúšať vplyv rôznych zmien na výsledok regulácie. Tvar simulácie nieje môžné meniť. Referenčné trajektórie sa prispôsobia zvolenej perióde vzorkovania a dĺžke simulácie tak aby ich tvar bol zachovaný.


Obr. 2 Simulačná schéma prediktívneho riadenia mechanického systému helikoptéra v prostredí Simulink

Zadaj parametre procesu a prediktívneho stavového MPC regulátora

Parametre pracovného bodu modelu helikoptéry
perióda vzorkovania [Tvz] :
uhlová rýchlosť hlavného rotora [wR] :
uhol stúpania [j] :
uhlova rýchlosť stúpania [wj] :
uhlová rýchlosť zadného rotora [wS] :
uhol otočenia [y] :
uhlová rýchlosť otáčania [wy]:
napatie na hlavnom motore [UR] :
napatie na zadnom motore [US] :
dĺžka simulácie [Tend] :
Parametre prediktívneho stavového MPC regulátora
horizont predikcie výstupu [Np] :
obmedzenie akčného zásahu [uRmin,uSmin,uRmax, uSmax] :
parametre kriteriálnej funkcie M a L [my1, my2,lu1,lu2] :

typ referenčnej trajektórie :

bez ohranicenia
s ohranicenim na akčný zásah

Tab. 1 Tabuľka parametrov modelu mechanického systému helikoptéra a stavového MPC regulátora


Simulačné výsledky

Na nasledujúcich obrázkoch sú zobrazené výsledky simulácie. Keďže sa jedná o odchýlkový zlinearizovaný model, tak všetky hodnoty sú odchýlkami od zvoleného pracovného bodu. V našom prípade je to ustálený rovnovážny stav.

Na obr. 3 je priebeh hodnôt výstupu a požadovaných hodnôt výstupu, kde :

y1 - napätie snímača uhla pootočenia

y2 - napätie snímača uhla stúpania

w1 - požadovaná hodnota napätia snímača uhla pootočenia

w2 - požadovaná hodnota napätia snímača uhla stúpania


Obr. 3 Priebeh výstupných hodnôt a požadovaných hodnôt výstupu systému

Na obr. 4 je priebeh estimovaných hodnôt výstupu systému, kde :

y1 - napätie snímača uhla pootočenia

y2 - napätie snímača uhla stúpania


Obr. 4 Priebeh estimovaných hodnôt výstupu systému

Na obr. 5 je priebeh hodnôt akčného zásahu, kde :

y1 - napätie na zadnom motore

y2 - napätie na hlavnom motore


Obr. 5 Priebeh hodnôt akčného zásahu

Mail Nikola Kabakov
© 2011 CyberEduCentre KKUI FEI TU Košice