¿Cómo selecciono una ganancia de controlador adecuada para este piloto automático de control de balanceo?

Estoy tratando de seleccionar un valor K adecuado para este piloto automático de control de balanceo, basado en:

Diagrama de bloques para piloto automático de control de balanceo

En lugar del Gyro, también he considerado una retroalimentación de ganancia proporcional unitaria negativa. ¿Cómo selecciono la ganancia K del controlador apropiada para el sistema? (Estoy alimentando un impulso de paso en el sistema). Sé que para cada avión sería diferente, para un avión de combate quieres tiempos de respuesta rápidos, pero tal vez no tanto en un avión comercial. Lo que estoy tratando de averiguar/entender es que hay criterios de diseño/un método para seleccionar este valor.

  • ¿Hay un sobreimpulso (%) al que debería apuntar?
  • ¿Se ha establecido una relación de amortiguamiento requerida?
  • ¿O lo observo y encuentro un equilibrio entre el tiempo para asentarse y sobrepasar (%)?

Respuestas (1)

Desea una respuesta rápida, pero no un exceso. La respuesta perfecta a una entrada de paso en este caso sería críticamente amortiguada . Matlab/Simulink son tus amigos aquí.

Cosas a considerar en su ciclo de retroalimentación:

  • Dinámica de aeronaves: ¿se modela la respuesta de inercia inicial? Es decir, ¿la bobina de balanceo de la aeronave alcanza su velocidad de balanceo final al desviarse el alerón?
  • ¿Se modela la resistencia aerodinámica al balanceo?
  • ¿Es un bucle digital y, de ser así, qué integradores está utilizando? Si Euler, sus tasas de bucle deben ser altas.

He visto un diseño similar para un helicóptero con una ganancia de controlador de 20 y un compensador de balanceo adicional s + 1 s en el bucle de avance, y una retroalimentación de unidad negativa.

Puede observar la respuesta, usar diferentes configuraciones para la ganancia de retroalimentación y encontrar la respuesta más rápida sin sobrepasarse. Tendrías que probarlo para varios extremos. También necesita algún tipo de retroalimentación de amortiguación, creo que su primera tarea sería encontrar una respuesta que no sea oscilante.

<Puede observar la respuesta, usar diferentes configuraciones para la ganancia de retroalimentación y encontrar la respuesta más rápida sin sobrepasarse.> Existen métodos analíticos para eso.
¿A qué tipo de métodos te refieres? ¿Trazando el lugar geométrico de las raíces?
@Liam por ejemplo. luego el diagrama de Bode, o Nyquist. El pico del exceso se da a través de algunas fórmulas simples: en.wikipedia.org/wiki/Step_response#Control_of_overshoot ecee.colorado.edu/~ecen2270/materials/TransResp2ndOrdSys.pdf [eq. en la página 8, lamentablemente superpuesto con la imagen]
@Federico gracias, eso me ayudó a aclarar mi comprensión de lo que estoy tratando de lograr aquí.
¿Cómo selecciono una ganancia de controlador adecuada para este piloto automático de control de balanceo?
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