Взвешенная цель отклонения

Цель

Взвешенный частотой предел на шумовом влиянии на заданные выходные сигналы для настройки с Control System Tuner.

Описание

Взвешенная Цель Отклонения ограничивает шумовое влияние на выходные параметры взвешенной частотой передаточной функции WL (s) H (s) WR (s), где H (s) является передаточной функцией между вводами и выводами, вы задаете. WL (s) и WR (s) является функциями взвешивания, которые можно использовать, чтобы смоделировать шумовой спектр или подчеркнуть конкретные диапазоны частот. Таким образом можно использовать Взвешенную Цель Отклонения настроить отклик системы на стохастические входные параметры с неоднородным спектром такой как окрашенный шумом или порывами ветра.

Взвешенное Отклонение минимизирует ответ на шум во входных параметрах путем минимизации H ₂ нормы взвешенной частотой передаточной функции. H ₂ меры по норме:

Полная энергия импульсного ответа, для детерминированных входных параметров к передаточной функции.
Квадратный корень из выходного отклонения для входа белого шума модульного отклонения, для стохастических входных параметров к передаточной функции. Эквивалентно, H ₂ меры по норме среднеквадратичное значение вывода для такого входа.

Создание

Во вкладке Tuning Control System Tuner выберите New Goal> Frequency-weighted variance attenuation, чтобы создать Взвешенную Цель Отклонения.

Эквивалентная командная строка

При настройке систем управления в командной строке используйте TuningGoal.WeightedVariance, чтобы задать взвешенную цель усиления.

Выбор Передачи ввода-вывода

Используйте этот раздел диалогового окна, чтобы задать шумовые входные местоположения и ответ выходные параметры. Также задайте любые местоположения в который к разомкнутым циклам для оценки настраивающейся цели.

Specify stochastic inputs
Выберите одно или несколько местоположений сигнала в своей модели как шумовые входные параметры. Чтобы ограничить ответ SISO, выберите однозначный входной сигнал. Например, чтобы ограничить усиление от местоположения под названием 'u' к местоположению под названием 'y', нажмите Add signal to list и выберите 'u'. Чтобы ограничить шумовое усиление ответа MIMO, выберите несколько сигналов или сигнал с векторным знаком.
Specify stochastic outputs
Выберите одно или несколько местоположений сигнала в своей модели как выходные параметры для вычислительного ответа на шумовые входные параметры. Чтобы ограничить ответ SISO, выберите однозначный выходной сигнал. Например, чтобы ограничить усиление от местоположения под названием 'u' к местоположению под названием 'y', нажмите Add signal to list и выберите 'y'. Чтобы ограничить шумовое усиление ответа MIMO, выберите несколько сигналов или сигнал с векторным знаком.
Compute output variance 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.

Веса

Используйте текстовые поля Left weight WL и Right weight WR, чтобы задать функции взвешивания частоты для настраивающейся цели.

WL обеспечивает взвешивание для выходных каналов H (s), и WR обеспечивает взвешивание для входных каналов.

Можно задать скалярные веса или зависимое частотой взвешивание. Чтобы задать зависимое частотой взвешивание, используйте числовую модель LTI, значение которой представляет желаемое взвешивание как функцию частоты. Например, введите tf(1,[1 0.01]), чтобы задать высокий вес в низких частотах, который прокручивается от вышеупомянутого 0,01 рад/с. Чтобы ограничить ответ на неоднородное шумовое распределение, войдите как WR модель LTI, значение которой представляет шумовой спектр.

Если настраивающаяся цель ограничивает передаточную функцию MIMO, скаляр или функции взвешивания SISO автоматически расширяются до любой размерности ввода или вывода. Можно задать различные веса для каждого канала путем определения функций взвешивания MIMO. Размерности H (s) должны быть соразмерными с размерностями WL и WR. Например, если ограниченная передаточная функция имеет два входных параметров, можно задать diag([1 10]) как WR.

Если вы настраиваетесь в дискретное время, можно задать функции взвешивания как модели дискретного времени с тем же временем выборки, как вы используете для настройки. Если вы задаете функции взвешивания в непрерывное время, настраивающееся программное обеспечение дискретизирует их. Определение функций взвешивания в дискретное время дает вам больше контроля функциями взвешивания около частоты Найквиста.

Опции

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

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).

Советы

Когда вы используете это требование, чтобы настроить систему управления, Control System Tuner пытается осуществить нулевое сквозное соединение (D = 0) на передаче, которую ограничивает требование. Нулевое сквозное соединение наложено, потому что H ₂ нормы, и поэтому значение настраивающейся цели (см. Алгоритмы), бесконечен для непрерывно-разовых систем с ненулевым сквозным соединением.
Control System Tuner осуществляет нулевое сквозное соединение путем фиксации, чтобы обнулить все настраиваемые параметры, которые способствуют проходному термину. Control System Tuner возвращает ошибку, когда фиксация этих настраиваемых параметров недостаточна, чтобы осуществить нулевое сквозное соединение. В таких случаях необходимо изменить требование или управляющую структуру, или вручную зафиксировать некоторые настраиваемые параметры системы к значениям, которые устраняют проходной термин.
Когда ограниченная передаточная функция имеет несколько настраиваемых блоков последовательно, подход программного обеспечения обнуления всех параметров, которые способствуют полной проходной силе быть консервативными. В этом случае достаточно обнулить проходной термин одного из блоков. Если вы хотите управлять, который блок имеет сквозное соединение, зафиксированное, чтобы обнулить, можно вручную зафиксировать сквозное соединение настроенного блока по вашему выбору.
Зафиксировать параметры настраиваемых блоков к заданным значениям, виду на море и Параметризации Блока Изменения в Control System Tuner.
Эта настраивающая цель также налагает неявное ограничение устойчивости на взвешенную 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.

Алгоритмы

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 Weighted Variance Goal f (x) дают:

$f (x) = {‖ W L H (s, x) W R ‖}_{2} .$

H (s, x) является передаточной функцией с обратной связью между заданными вводами и выводами, оцененными со значениями параметров x. ${‖ \cdot ‖}_{2}$ обозначает H ₂ нормы (см. norm).

Для настройки систем управления дискретного времени f (x) дают:

$f (x) = \frac{1}{\sqrt{T_{s}}} {‖ W L (z) H (z, x) W R (z) ‖}_{2} .$

_Ts является шагом расчета передаточной функции дискретного времени H (z, x).

Документация