Вычислите H-бесконечность оптимальный контроллер
[K,CL,gamma] = hinfsyn(P,nmeas,ncont)
[K,CL,gamma] = hinfsyn(P,nmeas,ncont,gamTry)
[K,CL,gamma] = hinfsyn(P,nmeas,ncont,gamRange)
[K,CL,gamma] = hinfsyn(___,opts)
[K,CL,gamma,info] = hinfsyn(___)
[
вычисляет стабилизировавшийся H ∞-optimal контроллер K
,CL
,gamma
] = hinfsyn(P
,nmeas
,ncont
)K
для объекта P
. Объект имеет разделенную форму
где:
w представляет входные параметры воздействия.
u представляет входные параметры управления.
z представляет ошибку выходные параметры, которые будут сохранены маленьким.
y представляет измерение выходные параметры, предоставленные контроллеру.
nmeas
и ncont
являются количеством сигналов в y и u, соответственно. y и u являются последние выходные параметры и входные параметры P
, соответственно. hinfsyn
возвращает контроллер K
, который стабилизирует P
и имеет то же количество состояний. Системный = lft(P,K)
CL
с обратной связью достигает уровня производительности gamma
, который является H ∞ норма CL
(см. hinfnorm
).
[
вычисляет контроллер для целевого уровня производительности K
,CL
,gamma
] = hinfsyn(P
,nmeas
,ncont
,gamTry
)gamTry
. Определение gamTry
может быть полезным, когда оптимальная производительность контроллера лучше, чем вам нужно для вашего приложения. В этом случае меньше оптимальный контроллер может иметь меньшие усиления и быть более численно хорошо подготовлен. Если gamTry
не достижим, hinfsyn
возвращает []
для K
и CL
и Inf
для gamma
.
[
ищет область значений K
,CL
,gamma
] = hinfsyn(P
,nmeas
,ncont
,gamRange
)gamRange
лучшую достижимую производительность. Задайте область значений с вектором формы [gmin,gmax]
. Ограничение поисковой области значений может ускорить вычисление путем сокращения количества итераций, выполняемых hinfsyn
, чтобы протестировать различные уровни производительности.
[
задает дополнительные опции вычисления. Чтобы создать K
,CL
,gamma
] = hinfsyn(___,opts
)opts
, используйте hinfsynOptions
. Задайте opts
после всех других входных параметров.
hinfsyn
дает вам усиления обратной связи состояния и усиления наблюдателя, которые можно использовать, чтобы выразить контроллер в форме наблюдателя. Форма наблюдателя контроллера K
:
Здесь, we является оценкой возмущения худшего случая и инновационный термин, которым дан e:
hinfsyn
возвращает усиления обратной связи состояния, Ku и Kw и наблюдатель получают Lx и Lu как поля в выходном аргументе info
.
Можно использовать эту форму контроллера для планирования усиления в Simulink®. Для этого сведите в таблицу матрицы объекта и матрицы усиления контроллера как функция переменных планирования с помощью блока Matrix Interpolation. Затем используйте форму наблюдателя контроллера, чтобы обновить переменные контроллера, когда переменные планирования изменяются.
По умолчанию hinfsyn
использует 2D-Riccati формулы ([1], [2]) с циклом, переключающим [3]. Можно использовать hinfsynOptions
, чтобы измениться на основанный на LMI метод ([4], [5], [6]). Можно также задать максимально-энтропийный метод. В том методе hinfsyn
возвращает H ∞ контроллер, который максимизирует энтропийный интеграл, относящийся к точке S0
. Для непрерывно-разовых систем этот интеграл:
где передаточная функция с обратной связью CL
. Подобный интеграл используется для систем дискретного времени.
Для всех методов функция использует стандартный γ - метод итерации, чтобы определить оптимальное значение уровня производительности γ. γ - итерацией является bisection algorithm, который запускается с высоких и низких оценок γ и выполняет итерации на значениях γ, чтобы приблизиться к оптимальному H ∞ система управления.
В каждом значении γ алгоритм тестирует значение γ, чтобы определить, существует ли решение. В находящемся в Riccati методе алгоритм вычисляет самый маленький уровень производительности, для которого стабилизировавшиеся решения Riccati X = X ∞/γ и Y = Y существуют ∞/γ. Для любого γ, больше, чем тот уровень производительности и в области значений gamRange
, алгоритм оценивает формулы центрального контроллера (формулы K) и проверяет устойчивость с обратной связью CL = lft(P,K)
. Этот шаг эквивалентен проверке условий:
min(eig(X)) ≥ 0
min(eig(Y)) ≥ 0
rho(XY)
<1, где спектральный радиус rho(XY) = max(abs(eig(XY)))
γ, который удовлетворяет этим условиям passes. Останавливающийся критерий алгоритма двоичного поиска требует относительной разницы между последним значением γ, которое перестало работать и последнее значение γ, которое передало быть меньше чем 0,01. (Можно изменить этот критерий с помощью hinfsynOptions
.) hinfsyn
возвращает контроллер, соответствующий наименьшему протестированному значению γ, которое передает. Для контроллеров дискретного времени алгоритм выполняет дополнительные вычисления, чтобы создать проходной матричный DK.
Используйте опцию Display
hinfsynOptions
, чтобы заставить hinfsyn
отобразить значения, показывающие, какое из условий удовлетворено для каждого протестированного значения γ.
Алгоритм работает лучше всего, когда следующие условия удовлетворены объектом:
D 12 и D 21 имеет полный ранг.
имеет полный ранг столбца для всего ω ∊ R.
имеет полный ранг строки для всего ω ∊ R.
Когда эти условия ранга не содержат, у контроллера могут быть нежелательные свойства. Если D 12 и D 21 не является полным рангом, то H ∞ контроллер K
может иметь большое высокочастотное усиление. Если любое из последних двух условий ранга не содержит на некоторой частоте ω, контроллер может очень слегка ослабить полюса около той частоты.
[1] Перчаточник, К., и Дж.К. Дойл. "Формулы пространства состояний для всех контроллеров стабилизации, которые удовлетворяют H ∞ связанная норма и отношения, чтобы рискнуть чувствительностью". Systems & Control Letters, Издание 11, Номер 8, 1988, стр 167–172.
[2] Дойл, J.C. K. Перчаточник, П. Харгонекэр, и Б. Фрэнсис. "Решения пространства состояний стандартного H2 и H ∞ управляют проблемами". Транзакции IEEE на Автоматическом управлении, Vol 34, Номере 8, август 1989, стр 831–847.
[3] Сафонов, M.G., D.J.N. Limebeer и Р.И. Чанг. "Упрощая H ∞ Теория через Перемену Цикла, Матричные Концепции Карандаша и Дескриптора". Int J. Противоречие, Издание 50, Номер 6, 1989, стр 2467-2488.
[4] Паккард, A., К. Чжоу, П. Пэнди, Дж. Леонхардсон и Г. Бэлас. "Оптимальное, постоянное подобие ввода-вывода, масштабирующееся для полной информации и проблем обратной связи состояния". Systems & Control Letters, Издание 19, Номер 4, 1992, стр 271–280.
[5] Gahinet, P. и П. Апкэриэн. "Линейный матричный подход неравенства к -управлению H". Int J. Устойчивое и Нелинейное Управление, Издание 4, Номер. 4, 1994, стр 421–448.
[6] Iwasaki, T. и Р. Скелтон. "Все контроллеры для проблемы -управления генерала Х: условия существования LMI и формулы пространства состояний". Automatica, Издание 30, Номер 8, 1994, стр 1307–1317.