Измерение частотной характеристики системы

Эта модель показывает метод для измерения частотной характеристики непрерывной системы времени (объект) с помощью Stateflow®. Это иллюстрирует несколько функций Stateflow, таких как обнаружение функции и изменения temporalCount. Обратите внимание на то, что этот график использует MATLAB® в качестве языка действия.

Обзор

Кратко, модель состоит из нескольких этапов:

Синусоидальный генератор сигнала, который производит комплексные синусоидальные сигналы увеличивающейся частоты.
Второй порядок непрерывная система времени, чья частотная характеристика мы хотим измериться.
Диаграмма Stateflow (Analyzer), который измеряет значение и сдвиг фазы ответа непрерывной системы.
Диаграмма Stateflow (Unwrap), который работает как функция MATLAB unwrap и переносит частотную характеристику так, чтобы не было никаких резких скачков от к.

Генератор синусоиды

Генератор синусоиды является подсистемой, которая выводит комплексный сигнал увеличивающейся частоты. Для каждой частоты сигнал сохраняется на той частоте в течение данного времени задержки. Подсистема имеет два выходных параметров:

Скалярный f, который является частотой тока
Комплексный y сигнала, который является комплексным сигналом с частотой f.

Поведение подсистемы параметризовано ее диалоговыми параметрами маски. Например, для приведенных ниже значений:

подсистема выводит синусоидальный сигнал, который запускается на уровне 10 Гц, содержит ту частоту в течение 0,2 секунд и затем увеличивает частоту на 10 Гц. Это продолжается, пока частота не достигает 1000 Гц.

Генератор синусоиды реализован с помощью диаграммы Stateflow как указано ниже:

Поскольку график использует MATLAB в качестве языка действия, логика, чтобы вычислить комплексный сигнал с частотой тока, f может быть непосредственно введен как акт государственной власти:

yprev = y;
y = exp(2*pi*f*t*1j);

Вход к этой функции является прошедшим временем (в секундах), поскольку мы в последний раз изменили частоту. Отметьте использование встроенной функции Stateflow temporalCount, который рассчитывает, номер секунд протек, поскольку состояние в последний раз вводилось.

A состояния повторно введен каждый раз, когда секунды delay протекли, и мнимая часть вывода только пересекает нуль. Это гарантирует, что сигнал изменяет частоту, когда это имеет небольшую мнимую часть. Без дополнительной проверки вход к объекту переключился бы от высокого значения, чтобы обнулить в два последовательных такта. Это привело бы к выводу от объекта, берущего намного дольше, чтобы стабилизироваться на новой частоте.

Объект

Объект в этом примере является простым вторым порядком резонирующая система. В приложении реального мира это было бы реализовано через xPC D/A и блоки A/D, которые измерят ответ DUT (Устройство Под Тестом).

Анализатор

График анализатора берет в качестве входных параметров комплексный сигнал, который является входом к объекту и измеренному (действительному) выводу от объекта. Это выводит значение и фазу объекта вывод.

График анализатора работает путем поддержания двух рабочих сумм для каждой частоты. Сумма y является накоплением (интеграл) продукта объекта вывод (вещественное число) с комплексным u сигнала. Сумма yn является накоплением продукта входа объекта с комплексным u сигнала. Таким образом yn представляет накопление гипотетического объекта с модульной передаточной функцией.

Когда частота переключается (который график Анализатора обнаруживает использование встроенной функции Stateflow hasChanged), это вычисляет значение и фазу объекта, выведенного путем нормализации y относительно yn.

Разворачивание

Имитаторы графика Unwrap встроенная функция MATLAB разворачивают. Отметьте использование объединенной записи - во время действия, заданного с помощью синтаксиса en,du:. Таким образом действие происходит оба, когда состояние сначала вводится, а также на время действия состояния.

Результаты симуляции

Когда модель моделируется, значение и фаза непрерывной системы времени могут быть измерены как показано ниже. Мы видим, что объект достигает резонанса вокруг t = 10 секунд.

Если мы строим измеренное значение и фазу против входной частоты объекта, мы получаем измеренную частотную характеристику или диаграмму Боде для объекта. Как видно, измеренная резонансная частота составляет приблизительно 150 Гц с пиковой амплитудой приблизительно 1,6. Это тесно совпадает с динамикой объекта, которой дают:

Документация