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ADMAS控制系统的简单追踪仿真

奋斗的老张

1年前浏览419

基于ADAMS的简单追踪控制系统

本次仿真主要是应用ADAMS/View模块中的控制包，建立追踪体与目标的控制方案，同时研究P、I、D三个参数对控制系统的作用。

一.PID控制的简单介绍

PID控制由比例单元（P）、积分单元（I）、微分单元（D）组成。

（1）增加比例系数P可以提高系统的响应，利于减小静态误差，但是不合适的比例系数会使系统产生较大的超调量，引起震荡，产生不稳定的系统。比例作用主要是对当前的偏差进行调节控制。

（2）增大积分时间I对超调量的调整有很大帮助，降低系统的震荡，促进稳定系统的形成。但是这个过程会产生一个静态误差调整的时间，增加了系统的静差调整时间。积分作用对过去时间的偏差进行积分，累积过去所有误差。

（3）增加微分时间D有利于提高系统的响应速度，使得系统的超调量降低，增强稳定性，但是增加了微分时间后，系统的抗干扰能力减弱。微分作用具有预见性，能预见偏差变化的趋势，因此能产生超前的控制作用。

二.ADAMS模型的建立

2.1目标体的建立

建立一个小球作为目标，同时在其质心位置建立一个marker-target_marker作为目标点。

图1 建立目标体

2.2追踪体的建立

在目标体附近通过旋转、布尔操作等命令建立一个简单的追踪体（简易火箭），同样在质心处建立一个marker—following_marker。本文所建立的简单系统就是基于target_marker与following_marker之间的位置关系，建立一个简单的PID控制系统。

图2建立追踪体

2.3多分量力的建立

为了控制目标体与追踪体的运动，本文在两个物体的质心处添加一个多分量力。其中目标体的多分量力为随机力，而追踪体的多分量力需要导入PID控制函数。

图3多分量力的建立

图4目标体上的随机力

三.控制系统的建立

3.1参数化PID参数

如下图，点击Design Variable，分别建立DV_P、DV_I、DV_D三个设计变量。由于追踪体的控制力为三分量力，所以需要分别为三分量力建立控制系统，实现空间上的追踪，故最后建立9个设计变量，如图6所示。

图5设计变量的建立

图6 设计变量

3.2构建系统的输入

在该系统中，目标体与追踪体的偏差实际上就是三个方向位置的差值，由于应用PID控制系统，需要还需要位置偏差的导函数，也就是速度的偏差。在下图中，点击Control Toolkit控制包，点击出现图框的第一个按钮，建立输入函数。例如目标体与追踪体X方向上位移方面输入函数为：0-DX(.MODEL_1.ball.target_marker,.MODEL_1.huojian.following_marker)，同理建立其他两个方向的输入函数。X方向速度上的输入函数为：0-VX(.MODEL_1.ball.target_marker,.MODEL_1.huojian.following_marker)。

               图7建立位移方面的目标函数
3.3建立PID环节
       点击Control Toolkit控制包，然后点击PID按钮，在Input栏中导入位移偏差的输入函数，在Derivative Input栏中导入速度偏差的输入函数，然后在P、I、DGain中导入上面建立好的设计变量，如下图。这样就建立好了X方向的PID环节，同理建立Y、Z两向的PID环节。