getIOTransfer

Передаточная функция для заданного набора ввода-вывода с помощью интерфейса slLinearizer или slTuner

Синтаксис

linsys = getIOTransfer(s,in,out)
linsys = getIOTransfer(s,in,out,temp_opening)
linsys = getIOTransfer(s,ios)
linsys = getIOTransfer(___,mdl_index)
[linsys,info] = getIOTransfer(___)

Описание

пример

linsys = getIOTransfer(s,in,out) возвращает передаточную функцию для заданных вводов и выводов для модели, сопоставленной с интерфейсом slLinearizer или slTuner, s.

Программное обеспечение осуществляет все постоянные открытия, заданные для s, когда это вычисляет linsys. Для получения информации о том, как getIOTransfer обрабатывает in и out, смотрите Передаточные функции. Если вы сконфигурировали или s.Parameters или s.OperatingPoints, или оба, getIOTransfer выполняет несколько линеаризации и возвращает массив передаточных функций.

пример

linsys = getIOTransfer(s,in,out,temp_opening) считает дополнительным, временным, открытия в точке заданный temp_opening. Используйте открытие, например, чтобы получить передаточную функцию контроллера последовательно с объектом, с открытой обратной связью.

linsys = getIOTransfer(s,ios) возвращает передаточную функцию для вводов и выводов, заданных ios для модели, сопоставленной с s. Используйте команду linio, чтобы создать ios. Программное обеспечение осуществляет тип ввода-вывода линеаризации каждого сигнала, заданного в ios, когда это вычисляет linsys. Программное обеспечение также осуществляет все постоянные открытия цикла, заданные для s.

пример

linsys = getIOTransfer(___,mdl_index) возвращает подмножество пакетных результатов линеаризации. mdl_index задает индекс линеаризации интереса, в дополнение к любому из входных параметров в предыдущих синтаксисах.

Используйте этот синтаксис для эффективной линеаризации, когда это необходимо чтобы получить передаточную функцию только для подмножества пакетных результатов линеаризации.

пример

[linsys,info] = getIOTransfer(___) возвращает дополнительную информацию о линеаризации.

Примеры

свернуть все

Получите передаточную функцию с обратной связью из ссылочного сигнала, r, к объекту вывод, y, для модели ex_scd_simple_fdbk.

Откройте модель ex_scd_simple_fdbk.

mdl = 'ex_scd_simple_fdbk';
open_system(mdl);

В этой модели:

Создайте интерфейс slLinearizer для модели.

sllin = slLinearizer(mdl);

Чтобы получить передаточную функцию с обратной связью из ссылочного сигнала, r, к объекту вывод, y, добавляют, обе точки к sllin.

addPoint(sllin,{'r','y'});

Получите передаточную функцию с обратной связью от r до y.

sys = getIOTransfer(sllin,'r','y');
tf(sys)
ans =
 
  From input "r" to output "y":
    3
  -----
  s + 8
 
Continuous-time transfer function.

Программное обеспечение добавляет вход линеаризации в r, dr и линеаризации вывод в y.

sys является передаточной функцией от dr до y, который равен.

Получите передаточную функцию модели объекта управления, G, для модели ex_scd_simple_fdbk.

Откройте модель ex_scd_simple_fdbk.

mdl = 'ex_scd_simple_fdbk';
open_system(mdl);

В этой модели:

Создайте интерфейс slLinearizer для модели.

sllin = slLinearizer(mdl);

Чтобы получить передаточную функцию модели объекта управления, используйте u в качестве точки ввода и y как выходная точка. Чтобы устранить эффекты обратной связи, необходимо повредить цикл. Можно повредить цикл в u, e или y. В данном примере повредите цикл в u. Добавьте эти точки в sllin.

addPoint(sllin,{'u','y'});

Получите передаточную функцию модели объекта управления.

sys = getIOTransfer(sllin,'u','y','u');
tf(sys)
ans =
 
  From input "u" to output "y":
    1
  -----
  s + 5
 
Continuous-time transfer function.

Второй входной параметр задает u как вход, в то время как четвертый входной параметр задает u как временное открытие цикла.

sys является передаточной функцией от du до y, который равен.

Предположим, что вы обрабатываете в пакетном режиме, линеаризуют модель scdcascade для нескольких передаточных функций. Для большей части линеаризации вы отличаетесь пропорциональное (Kp2) и интегральное усиление (Ki2) контроллера C2 в 10%-й области значений. В данном примере вычислите передаточную функцию ответа разомкнутого цикла для внутреннего цикла, от e2 до y2, для максимального значения Kp2 и Ki2.

Откройте модель scdcascade.

mdl = 'scdcascade';
open_system(mdl);

Создайте интерфейс slLinearizer для модели.

sllin = slLinearizer(mdl);

Отличайтесь пропорциональное (Kp2) и интегральное усиление (Ki2) контроллера C2 в 10%-й области значений.

Kp2_range = linspace(0.9*Kp2,1.1*Kp2,3);
Ki2_range = linspace(0.9*Ki2,1.1*Ki2,5);

[Kp2_grid,Ki2_grid] = ndgrid(Kp2_range,Ki2_range);

params(1).Name = 'Kp2';
params(1).Value = Kp2_grid;

params(2).Name = 'Ki2';
params(2).Value = Ki2_grid;

sllin.Parameters = params;

Чтобы вычислить передаточную функцию разомкнутого цикла для внутреннего цикла, используйте e2 и y2 как аналитические точки. Чтобы устранить эффекты внешнего цикла, повредите цикл в e2. Добавьте e2 и y2 к sllin, когда анализ указывает.

addPoint(sllin,{'e2','y2'})

Определите индекс для максимальных значений Ki2 и Kp2.

mdl_index = params(1).Value == max(Kp2_range) & params(2).Value == max(Ki2_range);

Получите передаточную функцию разомкнутого цикла от e2 до y2.

sys = getIOTransfer(sllin,'e2','y2','e2',mdl_index);

Открытая модель Simulink.

mdl = 'scdcascade';
open_system(mdl)

Создайте набор опции линеаризации и установите опцию StoreOffsets.

opt = linearizeOptions('StoreOffsets',true);

Интерфейс Create slLinearizer.

sllin = slLinearizer(mdl,opt);

Добавьте, что анализ указывает, чтобы вычислить передаточную функцию с обратной связью.

addPoint(sllin,{'r','y1m'});

Вычислите передаточную функцию ввода/вывода и получите соответствующие смещения линеаризации.

[sys,info] = getIOTransfer(sllin,'r','y1m');

Просмотрите смещения.

info.Offsets
ans = 

  struct with fields:

             x: [6x1 double]
            dx: [6x1 double]
             u: 1
             y: 0
     StateName: {6x1 cell}
     InputName: {'r'}
    OutputName: {'y1m'}
            Ts: 0

Входные параметры

свернуть все

Интерфейс к модели Simulink, заданной или как интерфейс slLinearizer или как интерфейс slTuner.

Введите аналитическое имя сигнала точки, заданное как:

  • Вектор символов или строка — Аналитическая точка сигнализируют об имени.

    Чтобы определить имя сигнала, сопоставленное с аналитической точкой, введите s. Программное обеспечение отображает содержимое s в командном окне MATLAB®, включая аналитические имена сигнала точки, имена блока и номера портов. Предположим, что аналитическая точка не имеет имени сигнала, но только имени блока и номера порта. Можно задать in как имя блока. Чтобы использовать точку не в списке аналитических точек для s, сначала добавьте точку с помощью addPoint.

    Можно задать in как исключительно соответствующий фрагмент полного имени сигнала или имени блока. Предположим, что полным именем сигнала аналитической точки является 'LoadTorque'. Можно задать in как 'Torque', пока 'Torque' не является фрагментом имени сигнала ни для какой другой аналитической точки s.

    Например, in = 'y1m'.

  • Массив ячеек из символьных векторов или массив строк — Задают несколько аналитических имен точки. Например, in = {'y1m','y2m'}.

Выведите аналитическое имя сигнала точки, заданное как:

  • Вектор символов или строка — Аналитическая точка сигнализируют об имени.

    Чтобы определить имя сигнала, сопоставленное с аналитической точкой, введите s. Программное обеспечение отображает содержимое s в окне команды MATLAB, включая аналитические имена сигнала точки, имена блока и номера портов. Предположим, что аналитическая точка не имеет имени сигнала, но только имени блока и номера порта. Можно задать out как имя блока. Чтобы использовать точку не в списке аналитических точек для s, сначала добавьте точку с помощью addPoint.

    Можно задать out как исключительно соответствующий фрагмент полного имени сигнала или имени блока. Предположим, что полным именем сигнала аналитической точки является 'LoadTorque'. Можно задать out как 'Torque', пока 'Torque' не является фрагментом имени сигнала ни для какой другой аналитической точки s.

    Например, out = 'y1m'.

  • Массив ячеек из символьных векторов или массив строк — Задают несколько аналитических имен точки. Например, out = {'y1m','y2m'}.

Временное вводное имя сигнала, заданное как:

  • Вектор символов или строка — Аналитическая точка сигнализируют об имени.

    temp_opening должен задать аналитическую точку, которая находится в списке аналитических точек для s. Чтобы определить имя сигнала, сопоставленное с аналитической точкой, введите s. Программное обеспечение отображает содержимое s в окне команды MATLAB, включая аналитические имена сигнала точки, имена блока и номера портов. Предположим, что аналитическая точка не имеет имени сигнала, но только имени блока и номера порта. Можно задать temp_opening как имя блока. Чтобы использовать точку не в списке аналитических точек для s, сначала добавьте точку с помощью addPoint.

    Можно задать temp_opening как исключительно соответствующий фрагмент полного имени сигнала или имени блока. Предположим, что полным именем сигнала аналитической точки является 'LoadTorque'. Можно задать temp_opening как 'Torque', пока 'Torque' не является фрагментом имени сигнала ни для какой другой аналитической точки s.

    Например, temp_opening = 'y1m'.

  • Массив ячеек из символьных векторов или массив строк — Задают несколько аналитических имен точки. Например, temp_opening = {'y1m','y2m'}.

Линеаризация I/Os, созданное использование linio, заданный как объект I/O линеаризации.

ios должен задать сигналы, которые находятся в списке аналитических точек для s. Чтобы просмотреть список аналитических точек, введите s. Чтобы использовать точку, которая не находится в списке аналитических точек для s, необходимо сначала добавить точку в список с помощью addPoint.

Например:

ios(1) = linio('scdcascade/setpoint',1,'input');
ios(2) = linio('scdcascade/Sum',1,'output');

Здесь, ios(1) задает вход, и ios(2) задает вывод.

Индексируйте для линеаризации интереса, заданного как:

  • Массив логических значений — индекс Логического массива линеаризации интереса. Предположим, что вы отличаетесь два параметра, par1 и par2, и хотите извлечь линеаризацию для комбинации par1 > 0.5 и par2 <= 5. Использование:

    params = s.Parameters;
    mdl_index = params(1).Value>0.5 & params(2).Value <= 5;

    Выражение params(1).Value>0.5 & params(2).Value<5 использует логическую индексацию и возвращает логический массив. Этот логический массив одного размера как params(1).Value и params(2).Value. Каждая запись содержит логическую оценку выражения для соответствующих записей в params(1).Value и params(2).Value.

  • Вектор положительных целых чисел — Линейный индекс линеаризации интереса. Предположим, что вы отличаетесь два параметра, par1 и par2, и хотите извлечь линеаризацию для комбинации par1 > 0.5 и par2 <= 5. Использование:

    params = s.Parameters;
    mdl_index = find(params(1).Value>0.5 & params(2).Value <= 5);

    Выражение params(1).Value>0.5 & params(2).Value<5 возвращает логический массив. find возвращает линейный индекс каждой истинной записи в логическом массиве

Выходные аргументы

свернуть все

Передаточная функция для заданного I/Os, возвращенного, как описано в следующем:

  • Если вы не сконфигурировали s.Parameters и s.OperatingPoints, программное обеспечение вычисляет linsys с помощью значений параметра модели по умолчанию. Программное обеспечение использует образцовые начальные условия в качестве рабочей точки линеаризации. linsys возвращен как модель в пространстве состояний.

  • Если вы сконфигурировали s.Parameters только, программное обеспечение вычисляет линеаризацию для каждого узла решетки параметра. linsys возвращен как массив модели в пространстве состояний, одного размера как сетка параметра.

  • Если вы сконфигурировали s.OperatingPoints только, программное обеспечение вычисляет линеаризацию для каждой заданной рабочей точки. linsys возвращен как массив модели в пространстве состояний, одного размера как s.OperatingPoints.

  • Если вы сконфигурировали s.Parameters и задали s.OperatingPoints как одну рабочую точку, программное обеспечение вычисляет линеаризацию для каждого узла решетки параметра. Программное обеспечение использует заданную рабочую точку в качестве рабочей точки линеаризации. linsys возвращен как массив модели в пространстве состояний, одного размера как сетка параметра.

  • Если вы сконфигурировали s.Parameters и задали s.OperatingPoints, когда несколько рабочих точек возражают, программное обеспечение вычисляет линеаризацию для каждого узла решетки параметра. Программное обеспечение требует, чтобы s.OperatingPoints был одного размера как сетка параметра, заданная s.Parameters. Программное обеспечение вычисляет каждую линеаризацию с помощью соответствующих рабочих точек и узлов решетки параметра. linsys возвращен как массив модели в пространстве состояний, одного размера как сетка параметра.

  • Если вы сконфигурировали s.Parameters и задали s.OperatingPoints как несколько раз снимка состояния симуляции, программное обеспечение моделирует и линеаризует модель в течение каждого раза снимка состояния и комбинации узла решетки параметра. Предположим, что вы задаете сетку параметра размера p и времена снимка состояния N. linsys возвращен как массив модели в пространстве состояний размера N-by-p.

Информация о линеаризации, возвращенная как структура со следующими полями:

Смещения линеаризации, возвращенные как [], если s.Options.StoreOffsets является false. В противном случае Offsets возвращен как одно из следующего:

  • Если linsys является одной моделью в пространстве состояний, то Offsets является структурой.

  • Если linsys является массивом моделей в пространстве состояний, то Offsets является массивом структур с теми же размерностями как linsys.

Каждая структура смещения имеет следующие поля:

Поле Описание
xСмещения состояния использовали для линеаризации, возвращенной как вектор-столбец длины nx, где nx является количеством состояний в linsys.
yВыведите смещения, используемые для линеаризации, возвращенной как вектор-столбец длины ny, где ny является количеством выходных параметров в linsys.
uВведите смещения, используемые для линеаризации, возвращенной как вектор-столбец длины nu, где nu является количеством входных параметров в linsys.
dxПроизводные смещения для непрерывных систем времени или обновленные значения состояния для систем дискретного времени, возвращенных как вектор-столбец длины nx.
StateNameИмена состояния, возвращенные как массив ячеек, который содержит элементы nx, которые совпадают с именами в linsys.StateName.
InputNameВведите имена, возвращенные как массив ячеек, который содержит элементы nu, которые совпадают с именами в linsys.InputName.
OutputNameВыведите имена, возвращенные как массив ячеек, который содержит элементы ny, которые совпадают с именами в linsys.OutputName.
TsШаг расчета линеаризовавшей системы, возвращенной как скаляр, который совпадает с шагом расчета в linsys.Ts. Для непрерывно-разовых систем Ts является 0.

Если Offsets является массивом структур, можно сконфигурировать блок LPV System с помощью смещений. Для этого сначала преобразуйте их в требуемый формат с помощью getOffsetsForLPV. Для примера смотрите, что Аппроксимирующее Нелинейное Поведение Использует Массив Систем LTI.

Информация о диагностике линеаризации, возвращенная как [], если s.Options.StoreAdvisor является false. В противном случае Advisor возвращен как одно из следующего:

  • Если linsys является одной моделью в пространстве состояний, Advisor является объектом LinearizationAdvisor.

  • Если linsys является массивом моделей в пространстве состояний, Advisor является массивом объектов LinearizationAdvisor с теми же размерностями как linsys.

Объекты LinearizationAdvisor хранят информацию диагностики линеаризации для линеаризовавших блоков человека. Для примера поиска и устранения неисправностей результатов линеаризации с помощью объекта LinearizationAdvisor смотрите Результаты Линеаризации Поиска и устранения неисправностей в Командной строке.

Больше о

свернуть все

Передаточные функции

transfer function является откликом системы LTI в выходной точке линеаризации к входу линеаризации. Вы выполняете линейный анализ передаточных функций, чтобы понять устойчивость, характеристики временного интервала или характеристики частотного диапазона системы.

Можно вычислить несколько передаточных функций для данной блок-схемы. Рассмотрите модель ex_scd_simple_fdbk:

Можно вычислить передаточную функцию от ссылочного входного сигнала до выходного сигнала объекта. reference input (также называемый setpoint), r, происходит в блоке Reference, и plant output, y, происходит в блоке G. Эта передаточная функция также называется передаточной функцией overall closed-loop. Чтобы вычислить эту передаточную функцию, программное обеспечение добавляет вход линеаризации в r, dr и линеаризации вывод в y.

Программное обеспечение вычисляет полную передаточную функцию с обратной связью как передаточную функцию от dr до y, который равен (I +GK)-1GK.

Заметьте, что передаточная функция от r до y равна передаточной функции от dr до y.

Можно вычислить plant transfer function от входа объекта, u, к объекту вывод, y. Чтобы изолировать динамику объекта от эффектов обратной связи, введите пропуск цикла (или opening) в y, e, или, как показано, в u.

Программное обеспечение повреждает цикл и добавляет вход линеаризации, du, в u и линеаризации вывод в y. Передаточная функция объекта равна передаточной функции от du до y, который является G.

Точно так же, чтобы получить controller transfer function, вычислите передаточную функцию от входа контроллера, e, контроллеру вывод, u. Повредите обратную связь в y, e или u.

Можно использовать getIOTransfer, чтобы получить различный разомкнутый цикл и передаточные функции с обратной связью. Чтобы сконфигурировать передаточную функцию, задайте аналитические точки как входные параметры, выходные параметры и открытия (временный или постоянный), в любой комбинации. Программное обеспечение обрабатывает каждую комбинацию исключительно. Рассмотрите следующий код, который показывает некоторые различные способы, которыми можно использовать аналитическую точку, u, чтобы получить передаточную функцию:

sllin = slLinearizer('ex_scd_simple_fdbk')

addPoint(sllin,{'u','e','y'})

T0 = getIOTransfer(sllin,'e','y','u');
T1 = getIOTransfer(sllin,'u','y');
T2 = getIOTransfer(sllin,'u','y','u');
T3 = getIOTransfer(sllin,'y','u');
T4 = getIOTransfer(sllin,'y','u','u');
T5 = getIOTransfer(sllin,'u','u'); 
T6 = getIOTransfer(sllin,'u','u','u');

В T0 u задает пропуск цикла. В T1 u задает только вход, тогда как в T2, u задает вход и открытие, также называемое open-loop input. В T3 u задает только вывод, тогда как в T4, u задает вывод и открытие, также называемое open-loop output. В T5 u задает вход и вывод, также называемый complementary sensitivity point. В T6 u задает вход, вывод и открытие, также называемое loop transfer point. Таблица описывает, как getIOTransfer обрабатывает аналитические точки с акцентом на различное использование u.

u Задает...Как getIOTransfer обрабатывает аналитические точкиПередаточная функция

Пропуск цикла

Пример кода:

T0 = getIOTransfer(sllin,'e','y','u')

Программное обеспечение останавливает поток сигналов в u, добавляет вход линеаризации, de, в e и линеаризации вывод в y.

y=G0y=0T0

Входной параметр

Пример кода:

T1 = getIOTransfer(sllin,'u','y')

Программное обеспечение добавляет вход линеаризации, du, в u и линеаризации вывод в y.

y=G(duKy)y=GduGKy(I+GK)y=Gduy=(I+GK)1GT1du

Разомкнутый цикл вводится

Пример кода:

T2 = getIOTransfer(sllin,'u','y','u')

Программное обеспечение повреждает поток сигналов и добавляет вход линеаризации, du, в u и линеаризации вывод в y.

y=G(du+0)y=GT2du

Вывод

Пример кода:

T3 = getIOTransfer(sllin,'y','u')

Программное обеспечение добавляет вход линеаризации, dy, в y и линеаризации вывод в u.

u=K(dy+Gu)u=KdyKGu(I+KG)u=Kdyu=(I+KG)1KT3dy

Разомкнутый цикл выводится

Пример кода:

T4 = getIOTransfer(sllin,'y','u','u')

Программное обеспечение добавляет вход линеаризации, dy, в y и добавляет линеаризацию вывод и повреждает поток сигналов в u.

u=K(dy+G0)u=KT4dy

Дополнительная точка чувствительности

Пример кода:

T5 = getIOTransfer(sllin,'u','u')

Совет

Также можно получить дополнительную функцию чувствительности использование getCompSensitivity.

Программное обеспечение добавляет линеаризацию вывод и вход линеаризации, du, в u.

u=KG(du+u)u=KGduKGu(I+KG)u=KGduu=(I+KG)1KGT5du

Точка передаточной функции цикла

Пример кода:

T6 = getIOTransfer(sllin,'u','u','u')

Совет

Также можно получить передаточную функцию цикла с помощью getLoopTransfer.

Программное обеспечение добавляет линеаризацию вывод, повреждает цикл и добавляет вход линеаризации, du, в u.

u=KG(du+0)u=KGT6du

Программное обеспечение не изменяет модель Simulink, когда это вычисляет передаточную функцию.

Аналитические точки

Analysis points, используемый slLinearizer и интерфейсами slTuner, идентифицирует местоположения в модели, которые важны для линейного анализа и настройки системы управления. Вы используете аналитические точки в качестве входных параметров к командам линеаризации, таким как getIOTransfer, getLoopTransfer, getSensitivity и getCompSensitivity. Как входные параметры к командам линеаризации, аналитические точки могут задать любой разомкнутый цикл или передаточную функцию с обратной связью в модели. Можно также использовать аналитические точки, чтобы задать конструктивные требования при настройке систем управления с помощью команд, таких как systune.

Location относится к определенному выходному порту блока в модели или к элементу шины в таком выходном порту. Для удобства можно использовать имя сигнала, который происходит из этого порта, чтобы относиться к аналитической точке.

Можно добавить, что анализ указывает на интерфейс slLinearizer или slTuner, s, когда вы создаете интерфейс. Например:

s = slLinearizer('scdcascade',{'u1','y1'});

Также можно использовать команду addPoint.

Чтобы просмотреть все аналитические точки s, введите s в командной строке, чтобы отобразить интерфейсное содержимое. Для каждой аналитической точки s отображение включает имя блока и номер порта и имя сигнала, который происходит в этой точке. Можно также программно получить список всех аналитических точек с помощью getPoints.

Для получения дополнительной информации о том, как можно использовать аналитические точки, смотрите представляющего интерес Марка Сигнэлса для Анализа и проектирования Системы управления и представляющего интерес Марка Сигнэлса для Пакетной Линеаризации.

Постоянные открытия

Permanent openings, используемый slLinearizer и интерфейсами slTuner, идентифицирует местоположения в модели, где программное обеспечение повреждает поток сигналов. Программное обеспечение осуществляет эти открытия для линеаризации и настройку. Используйте постоянные открытия, чтобы изолировать определенный компонент модели. Предположим, что у вас есть крупномасштабная модель, получая динамику самолета, и вы хотите выполнить линейный анализ корпуса только. Можно использовать постоянные открытия, чтобы исключить все другие компоненты модели. Другой пример - когда вы расположили каскадом циклы в своей модели, и вы хотите анализировать определенный цикл.

Location относится к определенному выходному порту блока в модели. Для удобства можно использовать имя сигнала, который происходит из этого порта, чтобы относиться к открытию.

Можно добавить постоянные открытия в интерфейс slLinearizer или slTuner, s, когда вы создаете интерфейс или при помощи команды addOpening. Чтобы удалить местоположение из списка постоянных открытий, используйте команду removeOpening.

Чтобы просмотреть все открытия s, введите s в командной строке, чтобы отобразить интерфейсное содержимое. Для каждого постоянного открытия s отображение включает имя блока и номер порта и имя сигнала, который происходит в этом местоположении. Можно также программно получить список всех постоянных открытий цикла с помощью getOpenings.

Введенный в R2013b