加载中…Adams控制入门01-PID控制偏心连杆的转速
(2016-12-26 09:01:43)
标签：
adams控制pidcae杂谈 |
分类： CAE |
在Adams
中建立控制系统有两种途径，一是利用Adams/View中提供的控制工具包，直接建立控制方案。另一种是通过Adams/Control模块与其他控制程序例如MATLAB、EASY5等联合仿真，在Adams环境中建立系统方程，在其他控制程序中建立控制方案，这样可以充分发挥两个软件各自的优势。本文将以第一种方式来建立控制系统。
本例子来自于《ADAMS入门详解与实例》的第11章中的例子。【（第2版），李增刚主编，国防工业出版社，2014.】，本文仅用于学习交流。
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【1 问题描述】
如下图所示，本例将建立一个偏心连杆，由于连杆绕原点转动，且旋转中心在连杆的质心处，连杆在重力的作用下，将偏离水平位置。要求建立控制系统，保证连杆按照预定的速度进行旋转。
【2 问题分析】
1首先我们可以为连杆左端定义一个单分量力矩，然后通过调节力矩大小使连杆受力平衡
2然后通过Adams中PId环节对连杆进行负反馈控制，来实现控制作用在连杆上的力矩。
【3
分析步骤】
1建立长400mm，宽20mm，厚20mm的连杆，如图
2.以连杆质心处的Marker为回转中心，为连杆创建转动副
3.创建球体，并添加到连杆右端
4.在连杆左端添加单分量力矩
5.添加完成后，运行仿真，可以观察到连杆往复自动摆动
6创建设计变量
首先点击创建设计变量，参数化PId控制要达到的转速为50
然后以同样的方法创建另外三个变量来参数化P,I,D三个参数，以便于后期的优化
最终创建的设计变量如图
7建立控制系统输入环节
我们使用PID控制，控制方案如图所示
由于PID控制需要输入控制目标与实际目标的偏差，及偏差的微分值，因为我们的控制目标是旋转速度，所以我们需要知道连杆的角速度和角加速度。
点击控制工具包中输入环节按钮，创建速度输入函数
其中 RTOD是将弧度制转换为角度值。
同样的方法，创建加速度输入函数
8 创建PID环节
点击Element控制按钮，建立PID环节如图
9 参数化单分量力矩
双击模型树上的单分量力矩图标，将其函数值改为刚刚创建的PID环节
10 建立测试
分别建立转动副 的角速度测试和单向分量力矩的力矩测量
点击DEsign Exploration 中的函数测试按钮，测量速度偏差
11PID控制仿真
设置仿真参数如图
仿真完成后，我们可以得到速度、 力矩、速度偏差结果如图
从图中可以看出，由于重力作用干扰，初始阶段较大，其他时间点误差很小
分别修改P、I、D变量的标准值为800
重新进行仿真，结果如下图
从图中可以看出，速度偏差比之前小了很多。接下来，我们对其进行优化设计，找到合适的P、I、D参数
12 DOE 计算
点击Design Exploration中的设计评估按钮，将设计目的定义为求最新偏差值，对象为P、I、D三个变量，对其进行试验设计计算。参数设置如下
点击Design Exploration中的设计评估按钮，将设计目的定义为求最新偏差值，对象为P、I、D三个变量，对其进行试验设计计算。参数设置如下
计算结束，可以看到最大速度偏差与试验次数之间的关系
从图中可以看出，有几次试验最大速度偏差接近0，说明如果选择合适的3个增益系数，可以控制连杆的旋转速度与目标速度非常接近。
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