Можно вычислить установившуюся рабочую точку (или рабочую точку равновесия) использование числовых методов оптимизации, чтобы соответствовать спецификациям. Получившаяся рабочая точка состоит из значений состояния равновесия и соответствующих образцовых уровней на входе. Успешный поиск рабочей точки находит рабочую точку очень близко к истинному установившемуся решению.
Используйте основанный на оптимизации поиск, когда у вас будет знание о состояниях рабочей точки и соответствующих уровнях сигнала входа и выхода модели. Можно использовать это знание, чтобы задать исходные предположения или ограничения для следующих переменных в равновесии:
Значения начального состояния
Состояния в равновесии
Максимум или минимум ограничивают на значениях состояния, уровнях на входе и уровнях на выходе
Известные (зафиксированные) значения состояния, уровни на входе или уровни на выходе
Поисковая сила вашей рабочей точки не сходится к установившейся рабочей точке, когда вы сверхограничиваете оптимизацию путем определения:
Исходные предположения для установившихся значений рабочей точки, которые являются далеко от желаемой установившейся рабочей точки.
Несовместимый вход, вывод или ограничения состояния в равновесии.
Можно управлять точностью поиска рабочей точки путем конфигурирования настроек алгоритма оптимизации.
Можно вычислить установившуюся рабочую точку путем симуляции модели, пока она не достигает установившегося условия. Для этого задайте начальные условия для симуляции, которые являются около желаемой установившейся рабочей точки.
Используйте снимок состояния симуляции, когда время, которое требуется для симуляции, чтобы достигнуть устойчивого состояния, достаточно коротко. Алгоритм извлекает значения рабочей точки, если симуляция достигает устойчивого состояния.
Основанные на симуляции вычисления приводят к плохим результатам рабочей точки, когда вы задаете:
Время симуляции, которое недостаточно длинно, чтобы управлять моделью к устойчивому состоянию.
Начальные условия, которые не заставляют модель достигать истинного равновесия.
Можно обычно комбинировать снимок состояния симуляции и основанный на оптимизации поиск, чтобы улучшить результаты рабочей точки. Например, моделируйте свою модель, пока она не достигает окружения устойчивого состояния, и используйте получившийся снимок состояния симуляции, чтобы задать начальные условия для основанного на оптимизации поиска.
Если ваша модель Simulink® имеет внутренние состояния, не линеаризуйте эту модель в рабочей точке, которую вы вычисляете из снимка состояния симуляции. Вместо этого попытайтесь линеаризовать модель с помощью снимка состояния симуляции или в рабочей точке от основанного на оптимизации поиска.
При вычислении установившейся рабочей точки не все состояния требуются, чтобы быть в равновесии. Маятник является примером системы, где возможно найти рабочую точку со всеми состояниями в устойчивом состоянии. Однако для других типов систем, не может быть рабочей точки, где все состояния в равновесии, и приложение не требует, чтобы все состояния рабочей точки были в равновесии.
Например, предположите, что вы создаете автомобильную модель для приложения круиз-контроля с этими состояниями:
Положение автомобиля и скорость
Топливо и уровни воздушного потока в механизм
Если ваша цель состоит в том, чтобы изучить автомобильное поведение в постоянной крейсерской скорости, вам нужна рабочая точка со скоростью, уровнем воздушного потока и топливной скоростью потока в устойчивом состоянии. Однако положение автомобиля не в устойчивом состоянии, потому что автомобиль перемещается в постоянную скорость. Отсутствие установившейся переменной положения хорошо для приложения круиз-контроля, потому что положение не оказывает значительное влияние на поведение круиз-контроля. В этом случае вы не должны сверхограничивать поиск оптимизации рабочей точки путем требования что все состояния быть в равновесии.
Аналогичные ситуации также появляются в космических системах при анализе динамики самолета при различных маневрах.
Simulink Control Design™ позволяет вам искать рабочие точки своей модели Simulink программно в командной строке и в интерактивном режиме в двух графических инструментах.
| Средство поиска | Когда использовать |
|---|---|
findop |
|
| Steady State Manager |
|
| Linear Analysis Tool |
|
Simulink обеспечивает команду trim для установившихся поисковых запросов рабочей точки. Однако findop в Simulink Control Design обеспечивает несколько преимуществ перед использованием trim при выполнении основанного на оптимизации поиска рабочей точки.
| Поиск рабочей точки Simulink Control Design | Поиск рабочей точки Simulink | |
|---|---|---|
| Пользовательский интерфейс | Да | Нет — Только trim доступен. |
| Несколько методов оптимизации | Да | Нет — Только один метод оптимизации |
| Ограничьте состояние, введите, и выходные переменные с помощью верхних и нижних границ | Да | Нет |
| Задайте выходное значение блоков, которые не соединяются с корневыми образцовыми выходными портами | Да | Нет |
| Устойчивые рабочие точки для моделей с дискретными состояниями | Да | Нет |
| Поддержка модели - ссылки | Да | Нет |
| Интегрирование Simscape™ Multibody™ | Да | Нет |