Les ingénieurs en systèmes de contrôle utilisent MATLAB et Simulink à tous les stades du développement, de la modélisation du système physique, au design et à l'ajustement des algorithmes de contrôle et de la logique de supervision, jusqu'au déploiement avec la génération automatique de code et la vérification, la validation et les tests du système. MATLAB et Simulink offrent :
- Un environnement de schémas blocs multi-domaines pour la modélisation de la dynamique des systèmes physiques, le design d'algorithmes de contrôle et l'exécution de simulations en boucle fermée
- Une modélisation des systèmes à contrôler à l'aide d'outils d'identification des systèmes ou de modélisation physique
- Des fonctions prédéfinies et des outils interactifs pour l'analyse du dépassement, du temps de montée, de la marge de phase, de la marge de gain et d'autres caractéristiques de performance et de stabilité dans les domaines temporel et fréquentiel
- Le lieu des racines (lieu d'Evans), les diagrammes de Bode, les commandes LQ (LQR et LQG), un contrôle robuste, une commande prédictive (MPC) et d'autres techniques de design et d'analyse
- Le réglage automatique des systèmes de contrôle PID, à gain programmé et SISO/MIMO arbitraires
- Le Reinforcement Learning, le contrôle actif de rejet des perturbations, le contrôle adaptatif à modèle de référence et d'autres algorithmes de contrôle basés sur les données et l'IA
- La modélisation, le design et la simulation de la logique de supervision pour la planification, la commutation de mode et la détection, l'isolation et la reprise après défaillances (FDIR)
Utiliser MATLAB pour les systèmes de contrôle
Modéliser et simuler la dynamique des systèmes physiques
Utilisez MATLAB et Simulink pour développer des modèles de systèmes physiques précis. Décrivez la dynamique complexe de votre système physique en utilisant une variété d'approches de modélisation supportées, et utilisez l'approche la plus appropriée pour chacun de ses composants afin de créer le modèle du système physique au niveau système.
Créez des modèles de systèmes physiques complexes multi-domaines sans avoir à dériver les équations fondamentales sous-jacentes en utilisant des outils de modélisation physique. Les modèles Simscape ont une structure qui correspond à la configuration de votre système physique. Assemblez le modèle en connectant des composants électriques, mécaniques, hydrauliques et d'autres domaines physiques dans un réseau. Par ailleurs, lorsque vous ne connaissez pas la structure détaillée du modèle, estimez la dynamique linéaire et non linéaire du système physique à partir des données d'entrée-sortie en utilisant l'identification de système, notamment les techniques basées sur l'IA. Créez des modèles d'ordre réduit basés sur l'IA de composants modélisés en utilisant des outils tiers haute-fidélité d'ordre complet.
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Concevoir et régler les correcteurs d'asservissement
Analysez et développez des correcteurs en boucle fermée et évaluez les principaux paramètres de performance, tels que le dépassement, le temps de montée et les marges de stabilité. Ajustez et linéarisez des modèles Simulink non linéaires. Vous pouvez également modéliser et analyser les effets de l'incertitude sur la performance et la stabilité de vos modèles.
Exploitez les diagrammes de Bode, le lieu des racines et d'autres techniques de design de contrôle linéaire, et réglez automatiquement les contrôleurs PID dans un modèle de simulation ou sur du matériel de test. Des outils prédéfinis vous permettent d’ajuster automatiquement des contrôleurs décentralisés à plusieurs variables et d’exploiter des stratégies de contrôle avancées, comme la commande prédictive (MPC) et le contrôle robuste. Utilisez des méthodes d'optimisation pour calculer les gains du contrôleur afin de respecter les contraintes de temps de montée et de dépassement.
Améliorez la performance des systèmes complexes en utilisant des techniques de contrôle basées sur l'IA et d'autres techniques basées sur les données. Utilisez des algorithmes de contrôle basés sur les données pour développer des régulateurs qui apprennent et s'adaptent à des dynamiques changeantes, et dans des scénarios où la dérivation analytique de dynamiques non linéaires complexes n'est pas réalisable.
En savoir plus
- Design d'un contrôleur PID dans Simulink (3:53)
- Design d'un système de contrôle avec l'application Control System Designer (3:52)
- Régulateur PID automatique embarqué (6:35)
- Réglage automatique d'un système de contrôle de vol d'un hélicoptère (7:52)
- Contrôle basé sur les données avec MATLAB et Simulink
- Trois façons d'accélérer les commandes prédictive (livre blanc)
Concevoir et simuler la logique de supervision
Utilisez Stateflow pour modéliser, concevoir et simuler la logique de supervision de votre système de contrôle, qui planifie le fonctionnement du contrôleur, contrôle le mode opérationnel du système et effectue la détection, l'isolation et la reprise après défaillances (FDIR).
Utilisez l'éditeur graphique pour construire votre logique sous la forme d'une machine à états ou d'un diagramme de flux. Vous pouvez également combiner des représentations graphiques et tabulaires, y compris des diagrammes de transition d'état, des diagrammes de flux, des tables de transition d'état et des tables de vérité, pour modéliser la façon dont votre système réagit aux événements, aux conditions temporelles et aux signaux d'entrée externes. Visualisez le comportement du système lors la simulation en utilisant des animations de diagramme d'état pour mettre en évidence les états actifs et les transitions dans votre modèle.
Déployer des designs dans des contrôleurs embarqués
Une fois que vous avez conçu les algorithmes de votre système de contrôle, vous pouvez les affiner pour l'implémentation. Vous pouvez spécifier les propriétés des données à virgule fixe de votre design pour le préparer à l'implémentation en arithmétique à virgule fixe. Après avoir vérifié les algorithmes de contrôle dans des simulations desktop en boucle fermée, déployez-les sur des microcontrôleurs, des PLC et des FPGA de production en générant automatiquement du code C, du texte structuré ou du code HDL.
Vous pouvez tester et vérifier en continu votre système de contrôle. Réalisez des tests Hardware-in-the-Loop (HIL) en exécutant l'algorithme de contrôle sur un contrôleur embarqué et en exécutant le modèle du système physique en temps réel sur un ordinateur cible connecté au contrôleur. Vous pouvez également vérifier et tester votre système de contrôle en utilisant des méthodes de vérification formelle.
