Документация Engee

Sliding Mode Controller (Reaching Law)

Страница в процессе разработки.

Регулятор системы в скользящем режиме с выбором функции скорости попадания на плоскость скольжения.

sliding mode controller reaching law

Описание

Блок Sliding Mode Controller (Reaching Law) реализует регулятор системы в скользящем режиме с выбором функции скорости попадания на плоскость скольжения для нелинейных систем, описывающихся дифференциальным уравнением . Возможность выбора функции скорости попадания на плоскость скольжения позволяет эффективно управления процессом движения точек траектории к плоскости скольжения.

Блок может работать в следующих режимах:

  • режим регулирования

    ,

  • режим слежения

    .

В формулах используются следующие обозначения:

  • — матрица коэффициентов;

  • — плоскость скольжения (переключения);

  • — функция скорости попадания на плоскость скольжения.

Данный блок позволяет задавать параметры плоскости скольжения и функции скорости попадания нее. Эти возможности предоставляют возможности настраивать закон управления для конкретной системы под конкретную цель управления при изменяющихся внешних условиях.

Порты

Вход

# x — состояния системы
вектор

Details

Состояния системы. Задаются в виде вектора, длина вектора должна быть равна количеству состояний.

Типы данных

Float64

Поддержка комплексных чисел

Нет

# f(x) — динамика системы
вектор

Details

Функция , описывающая динамику системы. Задается в виде вектора, длина вектора должна быть равна количеству состояний.

Данную функцию можно получить из дифференциального уравнения .

Типы данных

Float64

Поддержка комплексных чисел

Нет

# g(x) — входные воздействия
вектор

Details

Функция, описывающая входные воздействия. Задается в виде матрицы размера , где — число состояний, — число входных воздействий.

Данную функцию можно получить из дифференциального уравнения .

Типы данных

Float64

Поддержка комплексных чисел

Нет

# x.ref — заданные траектории
вектор

Details

Траектории, по которым движется система в режиме слежения. Задаются в виде вектора, длина вектора должна быть равна количеству состояний.

В режиме регулирования на данный порт следует подать вектор нулевых элементов.

Типы данных

Float64

Поддержка комплексных чисел

Нет

# x.ref.dot — производные заданных траекторий
вектор

Details

Производные траекторий, по которым движется система в режиме слежения. Задаются в виде вектора, длина вектора должна быть равна количеству состояний.

В режиме регулирования на данный порт следует подать вектор нулевых элементов.

Типы данных

Float64

Поддержка комплексных чисел

Нет

Выход

# u — управляющие воздействия
вектор

Details

Вычисленные управляющие воздействия в виде вектора, длина которого равна количеству входных воздействий.

Типы данных

Float64

Поддержка комплексных чисел

Нет

# s(x) — координаты
вектор

Details

Координаты системы в скользящем режиме в виде вектора, длина которого равна количеству входных воздействий.

Типы данных

Float64

Поддержка комплексных чисел

Нет

Параметры

Switching Function

# Switching Function — режим работы
Regulation Mode | Tracking Mode

Details

Режим работы блока:

  • Regulation Mode — режим регулирования; используйте данный режим, если хотите, чтобы система достигла устойчивого состояния в заданной точке, при этом все состояния системы будут равны нулю.

  • Tracking Mode — режим слежения; используйте данный режим, если хотите, чтобы система следовала по заданной траектории .

Значения

Regulation Mode | Tracking Mode

Значение по умолчанию

Regulation Mode

Имя для программного использования

Mode

Настраиваемый

Нет

Вычисляемый

Да

Sliding Surface Parameter

# Sliding Coefficients Matrix (C) — матрица коэффициентов

Details

Матрица коэффициентов, определяющая гиперплоскость скольжения. Задается в виде матрицы на , где — число состояний, — число входных воздействий.

Значение по умолчанию

1.0

Имя для программного использования

SlidingMatrix

Настраиваемый

Нет

Вычисляемый

Да

Reaching Law

# Reaching Law — функция скорости попадания на плоскость скольжения
Constant Rate | Exponential | Power Rate

Details

Функция , определяющая скорость попадания точки траектории на плоскость скольжения (переключения). Доступны следующие функции:

  • Constant Rate — линейная функция, .

    Данная функция обеспечивает равномерное движение точки трактории.

  • Exponential — полиномиальная функция, .

    Данная функция обеспечивает более быструю скорость попадания точки траектории по сравнению с линейной функцией, в том случае, если отклонение точки трактории от плоскости скольжения велико.

  • Power Rate — степенная функция, .

    Данная функция обеспечивает быструю скорость попадания точки траектории в том случае, если отклонение точки трактории от плоскости скольжения велико, однако при приближении точки траектории к плоскости скольжения скорость попадания уменьшается. Это позволяет снизить высокочастотные колебания управляющего воздействия и повысить сходимость.

В формулах используются следующие обозначения:

  • — коэффициент достижения -ого управляющего воздействия, определяемый параметром Reaching Rate (Eta);

  • — пограничный слой -ого управляющего воздействия, определяемый параметром Select Boundary Layer:;

  • — коэффициент, масштабирующий управляющее воздействие -ой переменной;

  • — показатель степени, опеределяемый параметром Power Rate Exponent (Alpha).

Значения

Constant Rate | Exponential | Power Rate

Значение по умолчанию

Constant Rate

Имя для программного использования

ReachingLaw

Настраиваемый

Нет

Вычисляемый

Да

Boundary Layer

# Select Boundary Layer: — пограничный слой
Sign | Relay | Hyperbolic Tangent | Saturation

Details

Функция, описывающая пограничный слой. Доступны следующие функции:

  • Sign — функция sgn, .

    При выборе этой функции переключения между -1 и 1 осуществляются с разрывом.

  • Relay — гистерезис,

  • Hyperbolic Tangent — гиперболический тангенс,

  • Saturation — насыщение,

    Данная функция обеспечивает снижение высокочастотных колебаний управляющего воздействия за счет плавного переключения между -1 и 1 внутри пограничного слоя.

В формулах — ширина пограничного слоя, определяемая параметром Phi.

Значения

Sign | Relay | Hyperbolic Tangent | Saturation

Значение по умолчанию

Sign

Имя для программного использования

BoundaryLayer

Настраиваемый

Нет

Вычисляемый

Да

Reaching Law Parameter

# Reaching Rate (Eta) — коэффициент достижения

Details

Коэффициент, характеризующий скорость приближения точки траектории к плоскости скольжения (переключения). Задается в виде положительного скаляра или вектора положительных чисел, длина вектора должна быть равна количеству управляющих воздействий.

Задание большого значения коэффициента приводит к более быстрому достижению плоскости скольжения, но также увеличивает потребление энергии, требуемой для реализации управления.

Значение по умолчанию

0.01

Имя для программного использования

Eta

Настраиваемый

Нет

Вычисляемый

Да

# Control Gain (K) — коэффициент управления

Details

Коэффициент пропорциональной части полиномиальной функции скорости попадания на плоскость скольжения (переключения). Задается в виде положительного скаляра или вектора положительных чисел, длина вектора должна быть равна количеству управляющих воздействий.

Данный коэффициент определяет потребление энергии, требуемой для реализации управления. При его увеличении затраты на реализацию управления возрастают пропорционально отклонению точки траектории от плоскости скольжения.

Значение по умолчанию

3.0

Имя для программного использования

K

Настраиваемый

Нет

Вычисляемый

Да

# Power Rate Exponent (Alpha) — показатель степени

Details

Показатель степени в степенной функции скорости попадания на плоскость скольжения (переключения). Задается в виде положительного скаляра от 0 до 1 или вектора положительных чисел от 0 до 1, длина вектора должна быть равна количеству управляющих воздействий.

Данный параметр определяет гладкость процесса приближения к плоскости скольжения. Чем ниже значение параметра, тем глаже процесс, а также, вероятнее, ниже высокочастотные колебания управляющего воздействия.

Значение по умолчанию

0.01

Имя для программного использования

Alpha

Настраиваемый

Нет

Вычисляемый

Да

Boundary Layer Parameter

# Phi — ширина пограничного слоя

Details

Ширина пограничного слоя. Задается в виде положительного скаляра или вектора положительных чисел, длина вектора должна быть равна количеству управляющих воздействий.

Чем шире пограничный слой, тем ниже высокочастотные колебания управляющего воздействия, но выше статическая ошибка. Напротив, чем уже пограничный слой, тем меньше статическая ошибка и тем выше высокочастотные колебания управляющего воздействия.

Значение по умолчанию

0.01

Имя для программного использования

Phi

Настраиваемый

Нет

Вычисляемый

Да

Дополнительные возможности

Генерация Си кода: Да