Dans chacune des phase de la mission, il est possible de configurer un contrôleur pour chaque voie définie dans la configuration du Veronte. Il y a trois différentes options d’état de contrôle.

ValeurDescription
OffLe contrôleur PID est désactivé.
OnLe contrôleur PID est activé.
FixedFixe les paramètres à une valeur fixe.

Statuts PID

Réglages des PID

Lors de la création d’un contrôleur pour une voie de commande, il est possible de sélectionner jusqu’à quatre différentes boucles connectées en série.

Boucles (Loops)

Pour chaque block, il est possible de configurer le type de contrôleur et ses paramètres en le sélectionnant dans le menu déroulant ci-dessous:

Configuration des boucles

Six différentes options peuvent être implémentées dans un contrôleur dans Veronte Pipe:

  • PID: Contrôleur PID classique. Sa configuration est montrée dans la figure ci-dessous. Les valeurs de chacun des éléments (proportionnel, intégral, dérivateur etc…) peut être changée directement sur la fenêtre.
  • AP: Contrôle adaptatif-prédictif.

    Configuration des contrôleurs adaptatifs/prédictifs

    ChampDescription
    Enable Sys IDActive l’option d’identification du système. La fonction de transfert est modifiée en permanence grâce à la prédiction d’une nouvelle fonction en fonction de certains paramètres. Cette option doit être activée en mode de contrôle Adaptatif-Prédictif.
    Noise LevelNiveau de bruit attendu lors de l’identification du système.
    Filtering Constant Valeur constant pour le filtre.
    Initial A & Initial BPermet de définir les constantes initiales de la fonction de transfert pour le processus d’identification.
    LambdaParamètre définissant “l’agressivité” du contrôle. Une valeur faible signifie que le contrôle sera agressif, tandis qu’une valeur élevée signifie que le contrôle sera plus doux.
    OptimalSélectionnez cette option pour utiliser l’algorithme Optimal AP.
    fPériode d’échantillonnage.
    r0Période de contrôle.
    Enable/Disable DriverCochez cette option pour utiliser le bloc Driver.
    TAUConstante de temps pour la trajectoire par défaut désirée.

     

    De plus, il est possible d’afficher un panneau AP dans le Workspace permettant à l’utilisateur d’effectuer les actions suivantes:

  • Initial to Current: pour définir le modèle initial comme modèle courant.
  • Current to Initial: pour enregistrer le modèle actuel comme modèle initial.

    Outils AP dans le workspace

  • Tsched: Contrôleur de planification des gain, avec des paramètres selon une table d’interpolation. Dans cette option, les valeurs du contrôleur PID varient selon une variable sélectionnée lorsque cette case est cochée. Par exemple, si l’IAS est sélectionnée comme paramètre, les paramètres du PID vont changer en fonction de la vitesse de l’aéronef.
  • Inverse Scheduler: Contrôleur de planification des gains, avec variation des paramètres en fonction de la variable sélectionnée en utilisant la proportionnalité inverse.
  • Proportional Scheduler: Contrôleur de planification des gains en fonction de la variable sélectionnée, en utilisant la proportionnalité directe.
  • Quadratic Scheduler: Contrôleur de planification des gains en fonction de la variable sélectionnée, en utilisant la proportionnalité quadratique.

Contrôleur Table Scheduler

  • Esched: Dans ce cas, le seul gain qui change en fonction d’une certaine variable est la gain proportionnel. Il n’y a plus de table d’interpolation mais une expression mathématique, qui peut être inverse (KP1/V1=cte), proportionnel (KP1 * V1=cte) et quadratique (KP1 *V1^2=cte). La figure suivante montre le cas quadratique, où le gain proportionnel change en fonction de l’IAS, avec un point nominal (KP1 et V1) 0.2 et 20 m/s respectivement. Ces valeurs Min et Max sont utilisées pouhttps://www.embention.com/wp-admin/post.php?post=9371&action=editr établir des limites au Sheduler. Au-dessus et au-dessous de ces limites, les système fonctionne comme un PID conventionnel avec le gain indiqué: KP1.

contrôleur Quadratic Scheduler

En plus du type de contrôleur, il existe d’autres paramètres qui peuvent être changés dans chaque partie de la fenêtre.

  • Enable Sys ID: Active l’option d’identification. La fonction de transfert est modifiée en permanence en en prédisant une nouvelle en fonction d’un ensemble de paramètres. Cette option doit être activée lorsque le contrôle Adaptatif-Prédictif est active.
  • Respect:Cette option est utilisée pour la transition entre deux phases. Lorsqu’elle est activée, la sortie du contrôleur est maintenue le temps de changer de phase. Normalement, cela est utilisé dans les boucles de contrôle interne pour éviter des échelons trop importants  dans un paramètre de contrôle durant la transition. Si l’option Respect est active dans les boucles externes, le contrôleur maintiendra l’attitude et le cap/pente durant le changement de phase. Ce type de contrôle pourrait être trop agressif pour la plateforme (en fonction de la configuration des phases), c’est pourquoi la fonction Respect ne doit être activée que pour les contrôleurs PID.
  • Noise Level & Filtering constant: Paramètres utilisés par le contrôleur AP
  • Initial A & B: Boutons utilisés pour établir la cartographie initiale, pour le processus d’identification.

Concentrons-nous maintenant sur la structure des PID. La figure ci-dessous décrit tous les éléments nécessaires et leur relation.

Architecture des PID

ValeurDescription
1Mesure
2· Invert: Change le signe de l’erreur

· Wrap: Parcourir jusqu’à Pi [-π, π]

utilisé par quelques variables angulaires (radians) pour éviter des erreur numérique aux changements –π et π, et pour garder la continuité du signal.

3Gain proportionnel
4Paramètre du filtre Discret
5Paramètre dérivateur
6Gain dérivateur
7Valeur constante ajoutée à la sortie
8Gain intégral
9Paramètre temps intégral inverse
10Valeur maximale de l’intégral acceptée
11Paramètre Anti-windup
12Limites de sortie

Éléments PID

Les valeurs de sortie du contrôleur PID réfèrent à des des voies de contrôle virtuelles. Les unités doivent coïncider avec la configuration des trim servomoteurs.

Le diagramme PID représente le modèle PID suivant:

ec-c

  • Kp=Gain proportionnel
  • Ti=Temps caractéristique de l’intégrateur
  • Td=Temps caractéristique du dérivateur
  • N=Filtre dérivateur constant

Pour les modèles de dérivation et d’intégration, les modèles Trapézoïdal et Euler inversé ont étés intégrés:

ec-if-nd

ec-nd où  est le temps caractéristique de la FPB de premier ordre. Lorsque ND est fixé à 0, la FPB est désactivée.

Le temps d’échantillonnage a déjà été intégré:  ec-ki

Exporter des PIDs vers d’autres phases:

Une fois que le PID est réglé, l’utilisateur peut facilement l’exporter vers d’autres phases. Pour ce faire, faites un clic droit sur le PID désiré, puis cliquez sur Copier. Ensuite, cliquez sur la case “Block” dans la phase désirée. Ceci copie seulement les gains du PID (P, D et I). Si l’utilisateur veut aussi copier les limites, cette colonne doit aussi être sélectionnée.

Export de PID

Fixed Settings

 

Le mode Fixed permet d’établir une entrée en rampe pour le contrôleur sélectionnée. Lorsque cette option est sélectionnée, le diagramme suivant sera affiché:

Réglages Fixed Value

Trois valeurs doivent être entrées: Temps restant (remaining time), temps de transition (transition time) et valeur finale (final value).