Цель отслеживания уставки

Цель

Заставьте заданные выходные параметры отследить ссылочные входные параметры с предписанной производительностью и точностью, при использовании Control System Tuner. Ограничьте перекрестную связь в системах MIMO.

Описание

Цель Отслеживания уставки ограничивает отслеживание между заданными местоположениями сигнала. Ограничение удовлетворено, когда максимальная относительная ошибка отслеживания падает ниже значения, вы задаете на всех частотах. relative error является усилением от ссылочного входа до отслеживания ошибки как функция частоты.

Можно задать профиль максимальной погрешности непосредственно как функцию частоты. Также можно задать цель отслеживания целевая ошибка DC, пиковая ошибка, и время отклика. Эти параметры преобразованы в следующую передаточную функцию, которая описывает максимальную ошибку отслеживания частотного диапазона:

$MaxError = \frac{(PeakError) s + ω_{c} (DCError)}{s + ω_{c}} .$

Здесь, _ωc равняется 2 / (время отклика). Следующий график иллюстрирует эти отношения для множества значений в качестве примера.

Когда вы создаете настраивающуюся цель в Control System Tuner, целевой настройкой график сгенерирован. Пунктирная линия показывает ошибочный профиль, который вы задаете. Заштрихованная область на графике представляет область в частотном диапазоне, где настраивающаяся цель не удовлетворена.

Создание

Во вкладке Tuning Control System Tuner выберите New Goal> Reference Tracking, чтобы создать Цель Отслеживания уставки.

Эквивалентная командная строка

При настройке систем управления в командной строке используйте TuningGoal.Tracking, чтобы задать цель отслеживания.

Выбор ответа

Используйте этот раздел диалогового окна, чтобы задать вход, выведите, и открывающие цикл местоположения для оценки настраивающейся цели.

Specify reference inputs
Выберите одно или несколько местоположений сигнала в своей модели, когда ссылка сигнализирует. Чтобы ограничить ответ SISO, выберите однозначный ссылочный сигнал. Например, чтобы ограничить ответ от местоположения под названием 'u' к местоположению под названием 'y', нажмите Add signal to list и выберите 'u'. Чтобы ограничить ответ MIMO, выберите несколько сигналов или сигнал с векторным знаком.
Specify reference-tracking outputs
Выберите одно или несколько местоположений сигнала в своей модели как отслеживание уставки выходные параметры. Чтобы ограничить ответ SISO, выберите однозначный выходной сигнал. Например, чтобы ограничить переходной процесс от местоположения под названием 'u' к местоположению под названием 'y', нажмите Add signal to list и выберите 'y'. Чтобы ограничить ответ MIMO, выберите несколько сигналов или сигнал с векторным знаком. Для систем MIMO количество выходных параметров должно равняться количеству выходных параметров.
Evaluate tracking performance with the following loops open
Выберите одно или несколько местоположений сигнала в своей модели, в которой можно открыть обратную связь в целях оценки этой настраивающей цели. Настраивающаяся цель оценена против настройки разомкнутого цикла, созданной вводной обратной связью в местоположениях, которые вы идентифицируете. Например, чтобы оценить настраивающуюся цель с открытием в местоположении под названием 'x', нажмите Add signal to list и выберите 'x'.

Совет

Чтобы подсветить любой выбранный сигнал в модели Simulink^®, щелкнуть. Чтобы удалить сигнал из списка вводов или выводов, щелкнуть. Когда вы выбрали несколько сигналов, можно переупорядочить их использование и. Для получения дополнительной информации о том, как задать местоположения сигнала для настраивающейся цели, смотрите, Задают Цели по Интерактивной Настройке.

Отслеживание производительности

Используйте этот раздел диалогового окна, чтобы задать ограничения частотного диапазона на ошибку отслеживания.

Время отклика, ошибка DC и пиковая ошибка

Выберите эту опцию, чтобы задать ошибку отслеживания с точки зрения времени отклика, процент установившаяся ошибка и пиковая ошибка через все частоты. Эти параметры преобразованы в следующую передаточную функцию, которая описывает максимальную ошибку отслеживания частотного диапазона:

$MaxError = \frac{(PeakError) s + ω_{c} (DCError)}{s + ω_{c}} .$

Когда вы выберете эту опцию, введите следующие параметры в текстовые поля:

ResponseTime Введите целевое время отклика. Пропускная способность отслеживания дана _ωc = 2/время отклика. Выразите целевое время отклика в единицах измерения времени вашей модели.
Steady-state error (%) — Введите максимальную установившуюся дробную ошибку отслеживания, выраженную в проценте. Для целей отслеживания MIMO эта установившаяся ошибка применяется ко всем парам ввода-вывода. Установившаяся ошибка является ошибкой DC, выраженной как процент, DCError/100.
Peak error across frequency (%) — Введите максимальную дробную ошибку отслеживания через все частоты, выраженные в проценте.

Максимальная погрешность как функция частоты

Выберите эту опцию, чтобы задать максимальный ошибочный профиль отслеживания как функцию частоты.

Введите числовую модель LTI SISO в текстовое поле. Например, можно задать сглаженную передаточную функцию (tf, zpk или модель ss). Также можно делать набросок кусочного ошибочного профиля с помощью модели frd. Когда вы делаете так, программное обеспечение автоматически сопоставляет ошибочный профиль со сглаженной передаточной функцией, которая аппроксимирует желаемый ошибочный профиль. Например, чтобы задать максимальную погрешность 0,01 ниже приблизительно 1 рад/с, постепенно повышаясь до пиковой ошибки 1 на уровне 100 рад/с, вводят frd([0.01 0.01 1],[0 1 100]).

Для целей отслеживания MIMO этот ошибочный профиль применяется ко всем парам ввода-вывода.

Если вы настраиваетесь в дискретное время, можно задать профиль максимальной погрешности как модель дискретного времени с тем же временем выборки, как вы используете для настройки. Если вы задаете профиль затухания в непрерывное время, настраивающееся программное обеспечение дискретизирует его. Определение ошибочного профиля в дискретное время дает вам больше контроля профилем около частоты Найквиста.

Опции

Используйте этот раздел диалогового окна, чтобы задать дополнительные характеристики цели отслеживания.

Enforce goal in frequency range
Ограничьте осуществление настраивающейся цели к конкретному диапазону частот. Задайте диапазон частот как вектор - строку из формы [min,max], выраженный в единицах частоты вашей модели. Например, чтобы создать настраивающуюся цель, которая применяется только между 1 и 100 рад/с, введите [1,100]. По умолчанию настраивающаяся цель применяется на всех частотах в течение непрерывного времени, и до частоты Найквиста в течение дискретного времени.
Adjust for step amplitude
Для настраивающей цели MIMO, когда выбор модульных результатов в соединении маленьких и больших сигналов в различных каналах ответа, эта опция позволяет вам задавать относительную амплитуду каждой записи во входе шага с векторным знаком. Эта информация используется, чтобы масштабировать недиагональные условия в передаточной функции от ссылки до отслеживания ошибки. Это масштабирование гарантирует, что перекрестные связи измеряются относительно амплитуды каждого ссылочного сигнала.
Например, предположите, что настройка цели состоит в том, что выходные параметры 'y1' and 'y2' отслеживают сигналы ссылки 'r1'and 'r2'. Предположим далее, что вы требуете, чтобы выходные параметры отследили ссылки меньше чем с 10%-й перекрестной связью. Если r1 и r2 имеют сопоставимые амплитуды, то достаточно сохранить усиления от r1 до y2 и r2 и y1 ниже 0.1. Однако, если r1 в 100 раз больше, чем r2, усиление от r1 до y2 должно быть меньше чем 0,001, чтобы гарантировать, что r1 изменяет y2 меньше чем 10% цели r2. Чтобы гарантировать этот результат, установите Adjust for step amplitude на Yes. Затем введите [100,1] в текстовое поле Amplitudes of step commands. Это говорит Control System Tuner учитывать, что первый ссылочный сигнал в 100 раз больше, чем второй ссылочный сигнал.
Значение по умолчанию, No, означает, что никакое масштабирование не применяется.
Apply goal to
Используйте эту опцию при настройке многоуровневых моделей целиком, таких как массив моделей, полученных путем линеаризации модели Simulink в различных рабочих точках или значениях параметров блоков. По умолчанию активные настраивающие цели осуществляются для всех моделей. Чтобы осуществить настраивающееся требование для подмножества моделей в массиве, выберите Only Models. Затем введите индексы массива моделей, для которых осуществляется цель. Например, предположите, что вы хотите применить настраивающуюся цель к вторым, третьим, и четвертым моделям в образцовом массиве. Чтобы ограничить осуществление требования, введите 2:4 в текстовое поле Only Models.
Для получения дополнительной информации о настройке для многоуровневых моделей, смотрите Устойчивые Настраивающие Подходы (Robust Control Toolbox).

Алгоритмы

Оценка настраивающихся целей

Когда вы настраиваете систему управления, программное обеспечение преобразовывает каждую настраивающую цель в нормированное скалярное значение f (x). Здесь, x является вектором свободных (настраиваемых) параметров в системе управления. Программное обеспечение затем настраивает значения параметров, чтобы минимизировать f (x) или управлять f (x) ниже 1, если настраивающейся целью является трудное ограничение.

Для Tracking Goal f (x) дают:

$f (x) = {‖ W_{F} (s) (T (s, x) - I) ‖}_{\infty},$

или его эквивалентное дискретное время. Здесь, T (s, x) является передаточной функцией с обратной связью между заданными вводами и выводами, и ${‖ \cdot ‖}_{\infty}$ обозначает H _∞ норма (см. getPeakGain). _WF является функцией взвешивания частоты, выведенной от ошибочного профиля, который вы задаете в настраивающейся цели. Усиление _WF примерно совпадает с инверсией ошибочного профиля для значений усиления между-20 дБ и 60 дБ. По числовым причинам функция взвешивания выравнивается вне этой области значений, если вы не задаете эталонную модель, которая изменяет наклон вне этой области значений. Эта корректировка называется regularization. Поскольку полюса _WF близко к s = 0 или s = Inf может привести к плохому числовому созданию условий задачи оптимизации systune, не рекомендуется задать ошибочные профили с очень низкочастотной или очень высокочастотной динамикой. Для получения дополнительной информации о регуляризации и ее эффектах, смотрите, Визуализируют Настраивающиеся Цели.

Неявные ограничения

Эта настраивающая цель также налагает неявное ограничение устойчивости на передаточную функцию с обратной связью между заданными входными параметрами к выходным параметрам, оцененным с циклами, открытыми в заданных открывающих цикл местоположениях. Движущими силами, затронутыми этим неявным ограничением, является stabilized dynamics для этой настраивающей цели. Minimum decay rate и Maximum natural frequency, настраивающий опции, управляют нижними и верхними границами на этих неявно ограниченных движущих силах. Если оптимизации не удается соответствовать границам по умолчанию, или если конфликт границ по умолчанию с другими требованиями, на вкладке Tuning, использует Tuning Options, чтобы изменить значения по умолчанию.

Документация