Control System Toolbox

Progettazione e analisi di sistemi di controllo

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Control System Toolbox offre algoritmi e app per analizzare, progettare e regolare in modo sistematico dei sistemi di controllo lineari. È possibile specificare il proprio sistema sotto forma di funzione di trasferimento, modello nello spazio degli stati, zeri-poli-guadagno o risposta in frequenza. Le app e le funzioni, come il grafico della risposta al gradino e il diagramma di Bode, consentono di analizzare e visualizzare il comportamento del sistema nel dominio del tempo e della frequenza.

È possibile regolare i parametri dei compensatori usando tecniche interattive come il loop shaping con grafici di Bode e il metodo del luogo delle radici. Il toolbox regola automaticamente i compensatori SISO e MIMO, compresi i controller PID. I compensatori possono includere numerosi blocchi regolabili, che coinvolgono più cicli di feedback. È possibile regolare i controller gain-scheduled e specificare più obiettivi di regolazione, come il tracking di riferimento, la reiezione dei disturbi e i margini di stabilità. È possibile convalidare il proprio progetto verificando il tempo di salita, l’overshoot, il tempo di assestamento, i margini di guadagno e fase e altri requisiti.

Apertura ed esplorazione di questo esempio interattivo in MATLAB Online

Modellazione di sistemi dinamici

Crea modelli lineari del tuo sistema di controllo sotto forma di funzioni di trasferimento, modelli nello spazio degli stati (sparsi), modelli LPV e LTV e altre rappresentazioni. Discretizza e ricampiona i modelli. Semplifica l’analisi e la progettazione dei controlli riducendo l’ordine dei modelli.

Documentazione | Esempi

Analisi lineare

Visualizza il comportamento del sistema nel dominio del tempo e della frequenza. Calcola le caratteristiche di sistema come il tempo di salita, l’overshoot e il tempo di assestamento. Analizza la stabilità del sistema calcolando i margini di fase e guadagno e la frequenza di crossover.

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Regolazione PID

Regola automaticamente i guadagni dei controller PID per equilibrare prestazioni e robustezza usando l’app PID Tuner o le funzioni della riga di comando. Regola i controller continui o discreti e i controller PID a due gradi di libertà (2-DOF)

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Progettazione di compensatori

Progetta e analizza in modo interattivo controller SISO (single-input, single-output) con l’app Control System Designer, usando metodi di regolazione automatica. Regola graficamente componenti di controllo comuni usando il luogo delle radici, i diagrammi di Bode e i grafici di Nichols.

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Stima dello stato e progettazione dei controlli nello spazio degli stati

Usa metodi di progettazione dei controlli nello spazio degli stati, come gli algoritmi di posizionamento dei poli e LQR/LQG. Stima gli stati del sistema usando osservatori, compresi i filtri di Kalman lineari e non lineari.

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Sincronizzazione multi-loop e multiobiettivo

Sincronizza automaticamente le strutture di controllo decentralizzate SISO e MIMO arbitrarie, modellate in MATLAB o Simulink, per soddisfare i requisiti di progettazione nel dominio del tempo e della frequenza utilizzando l’app Control System Tuner.

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Pianificazione dei guadagni

Progetta controller gain-scheduled per impianti non lineari o variabili nel tempo. Specifica i requisiti e regola automaticamente i coefficienti della superficie di guadagno. Convalida i risultati della regolazione sull’intero intervallo operativo del tuo progetto.

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Progettazione di controlli in Simulink

Analizza e regola i sistemi di controllo modellati in Simulink e analizzane le caratteristiche nel dominio del tempo e della frequenza usando Simulink Control Design. Linearizza i modelli Simulink e calcola le risposte nel tempo e nella frequenza. Regola in modo grafico o automatico i cicli di feedback modellati in Simulink.

Documentazione | Esempi

Galleria di immagini che mostrano il modello dello spazioplano HL-20 in Simulink, coefficienti della superficie di guadagno regolati e confronti delle prestazioni di tracking riferimento.

Applicazioni di riferimento

Usa esempi di applicazioni di riferimento per sistemi di controllo del volo, l’elettronica di potenza, la robotica e altre applicazioni per progettare e analizzare controller per sistemi modellati in MATLAB e Simulink.

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Risorse sui prodotti:

Documentazione Esempi Video Articoli tecnici Funzioni Blocchi Requisiti Note della release

WOM accelera l’immissione sul mercato del software di controllo di dispositivi chirurgici con la progettazione Model-Based

“Simulink ci ha permesso di produrre un sistema di controllo stabile in tempi brevi. Abbiamo modellato l’intero sistema, compresa una macchina a stati e controlli PI a cascata. Abbiamo affinato questo modello per migliorare la robustezza e i tempi di risposta, poi lo abbiamo verificato con l’RCP e infine abbiamo generato codice embedded.”

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FAQ su Control System Toolbox

Espandi tutto

Control System Toolbox è un prodotto aggiuntivo per MATLAB che consente di modellare, analizzare, progettare e regolare in modo sistematico sistemi di controllo lineari. Fornisce un insieme completo di algoritmi e app interattive per lavorare con sistemi dinamici rappresentati come funzioni di trasferimento, modelli nello spazio di stato, modelli zero-polo-guadagno e modelli di dati di risposta in frequenza (FRD).

È possibile rappresentare il sistema come funzione di trasferimento, modello nello spazio di stato, modello zero-polo-guadagno, modello di dati di risposta in frequenza (FRD) oppure come modelli Linear Parameter Varying (LPV) e Linear Time Varying (LTV), sia nel dominio continuo sia in quello discreto.

È possibile visualizzare il comportamento del sistema utilizzando app e funzioni come grafici della risposta al gradino, diagrammi di Bode, diagrammi del luogo delle radici, diagrammi di Nichols e diagrammi di Nyquist, nonché calcolare caratteristiche quali tempo di salita, sovraelongazione, tempo di assestamento e margini di guadagno e di fase.

Sì. Il toolbox mette automaticamente a punto controller PID SISO e MIMO utilizzando l'app PID Tuner o funzioni da riga di comando per bilanciare prestazioni e robustezza.

È possibile utilizzare tecniche interattive come il Bode loop shaping, il metodo del luogo delle radici e l'app Control System Designer per la taratura grafica dei controller.

Sì. Il toolbox supporta la progettazione di sistemi di controllo SISO e MIMO, inclusa la taratura automatica di strutture di controllo decentralizzate con più anelli di retroazione.

Il toolbox include metodi di progettazione del controllo nello spazio di stato quali LQR/LQG e algoritmi di posizionamento dei poli, oltre alla stima dello stato mediante filtri di Kalman lineari e non lineari.

Sì. È possibile progettare controller con gain scheduling per impianti non lineari o variabili nel tempo, specificare requisiti, regolare automaticamente i coefficienti delle superfici di guadagno e convalidare i risultati sull'intero intervallo operativo.

Sì. Control System Toolbox supporta workflow di generazione automatica del codice. I controller progettati e convalidati in MATLAB possono essere distribuiti su hardware embedded utilizzando MATLAB Coder o Simulink Coder, supportando il passaggio dalla progettazione all'implementazione in produzione.

Con Simulink Control Design è possibile linearizzare modelli Simulink, analizzare le caratteristiche nel dominio del tempo e della frequenza e tarare graficamente o automaticamente gli anelli di retroazione modellati in Simulink.