Цель усиления

Цель

Ограничьте усиление заданной передаточной функции ввода/вывода, при использовании Control System Tuner.

Описание

Получите пределы Цели усиление от заданных входных параметров до заданных выходных параметров. Если вы задаете несколько вводов и выводов, Цель Усиления ограничивает самое большое сингулярное значение матрицы передачи. (См. sigma для получения дополнительной информации о сингулярных значениях.) Можно задать постоянное максимальное усиление на всех частотах. В качестве альтернативы можно задать зависимый частотой профиль усиления.

Используйте Цель Усиления, например, осуществить пользовательский уровень спада в конкретном диапазоне частот. Для этого задайте максимальный профиль усиления в той полосе. Можно также использовать Цель Усиления осуществить подавление помех через конкретную пару ввода/вывода, ограничивая усиление быть меньше 1.

Когда вы создаете настраивающуюся цель в Control System Tuner, целевой настройкой график сгенерирован. Пунктирная линия показывает профиль усиления, который вы задаете. Заштрихованная область на графике представляет область в частотном диапазоне, где цели усиления не удовлетворяют.

По умолчанию Цель Усиления ограничивает усиление с обратной связью. Чтобы ограничить усиление, вычисленное с одним или несколькими открытыми циклами, задайте открывающие цикл местоположения в разделе I/O Transfer Selection диалогового окна.

Создание

Во вкладке Tuning Control System Tuner выберите New Goal> Gain limits, чтобы создать Цель Усиления.

Эквивалентная командная строка

При настройке систем управления в командной строке используйте TuningGoal.Gain задавать максимальную цель усиления.

Выбор Передачи ввода-вывода

Используйте этот раздел диалогового окна, чтобы задать вводы и выводы передаточной функции, которую ограничивает настраивающаяся цель. Также задайте любые местоположения в который к разомкнутым циклам для оценки настраивающейся цели.

Specify input signals
Выберите одно или несколько местоположений сигнала в своей модели как входные параметры к передаточной функции, которую ограничивает настраивающаяся цель. 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 самое большое сингулярное значение ответа MIMO, выберите несколько сигналов или сигнал с векторным знаком.
Specify output signals
Выберите одно или несколько местоположений сигнала в своей модели как выходные параметры передаточной функции, которую ограничивает настраивающаяся цель. 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 самое большое сингулярное значение ответа MIMO, выберите несколько сигналов или сигнал с векторным знаком.
Compute input/output gain 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.

Опции

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

Limit gain to
Введите максимальное усиление в текстовое поле. Можно задать скалярное значение или зависимый частотой профиль усиления. Чтобы задать зависимый частотой профиль усиления, введите SISO числовая модель LTI. Например, можно задать сглаженную передаточную функцию (tf, zpk, или ss модель). В качестве альтернативы можно делать набросок кусочного максимального усиления с помощью frd модель. Когда вы делаете так, программное обеспечение автоматически сопоставляет профиль со сглаженной передаточной функцией, которая аппроксимирует желаемое минимальное подавление помех. Например, чтобы задать профиль усиления, который прокручивается прочь в –40dB/decade в диапазоне частот от 8 до 800 рад/с, введите frd([0.8 8 800],[10 1 1e-4]).
Необходимо задать передаточную функцию SISO. Если вы задаете несколько входных сигналов или выходных сигналов, профиль усиления применяется ко всем парам ввода-вывода между этими сигналами.
Если вы настраиваетесь в дискретное время, можно задать максимальный профиль усиления как модель дискретного времени с тем же временем выборки, как вы используете в настройке. Если вы задаете профиль усиления в непрерывное время, настраивающееся программное обеспечение дискретизирует его. Определение профиля усиления в дискретное время дает вам больше контроля профилем усиления около частоты Найквиста.
Stabilize I/O transfer
По умолчанию настраивающаяся цель налагает требование устойчивости к передаточной функции с обратной связью от заданных входных параметров до выходных параметров, в дополнение к ограничению усиления. Если устойчивость не требуется или не может быть достигнута, выберите No удалить требование устойчивости. Например, если ограничение усиления применяется к нестабильной передаточной функции разомкнутого цикла, выберите No.
Enforce goal in frequency range
Ограничьте осуществление настраивающейся цели к конкретному диапазону частот. Задайте диапазон частот как вектор-строку из формы [min,max], выраженный в единицах частоты вашей модели. Например, чтобы создать настраивающуюся цель, которая применяется только между 1 и 100 рад/с, введите [1,100]. По умолчанию настраивающаяся цель применяется на всех частотах в течение непрерывного времени, и до частоты Найквиста в течение дискретного времени.
Adjust for signal amplitude
Когда эта опция установлена в No, ограничиваемая передаточная функция с обратной связью не масштабируется для относительных амплитуд сигнала. Когда выбор модульных результатов в соединении маленьких и больших сигналов, с помощью немасштабированной передаточной функции может привести к плохим настраивающим результатам. Установите опцию на Yes обеспечить относительные амплитуды входных сигналов и выходные сигналы вашей передаточной функции.
Например, предположите, что настраивающаяся цель ограничивает передаточную функцию с 2 выходами, с 2 входами. Предположим далее, что второй входной сигнал к передаточной функции имеет тенденцию быть приблизительно в 100 раз больше, чем первый сигнал. В этом случае выберите Yes и введите [1,100] в текстовом поле Amplitude of input signals.
Корректировка амплитуды сигнала заставляет настраивающуюся цель быть оцененной на масштабированной передаточной функции _Do ^–1T (s) _Di, где T (s) является немасштабированной передаточной функцией. _Do и _Di являются диагональными матрицами с Amplitude of output signals и значениями Amplitude of input signals на диагонали, соответственно.
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 массиве моделей. Чтобы ограничить осуществление требования, введите 2:4 в текстовом поле Only Models.
Для получения дополнительной информации о настройке для многоуровневых моделей, смотрите Устойчивые Настраивающие Подходы (Robust Control Toolbox).

Алгоритмы

Оценка настраивающихся целей

Когда вы настраиваете систему управления, программное обеспечение преобразует 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 Gain Goal f (x) дают:

$f (x) = {‖ W_{F} (s) D_{o}^{- 1} T (s, x) D_{i} ‖}_{\infty},$

или его эквивалентное дискретное время. Здесь, T (s, x) является передаточной функцией с обратной связью между заданными вводами и выводами, оцененными со значениями параметров x. _Do и _Di являются масштабирующимися матрицами, описанными в Опциях. ${‖ \cdot ‖}_{\infty}$ обозначает H _∞ норма (см. getPeakGain).

_WF функции взвешивания частоты является упорядоченным профилем усиления, выведенным из максимального профиля усиления, который вы задаете. Усиление _WF примерно совпадает с инверсией профиля усиления, который вы задаете в диапазоне частот, который вы устанавливаете в поле Enforce goal in frequency range настраивающейся цели. _WF является всегда устойчивым и соответствующим. Поскольку полюса _WF (s) близко к s = 0 или s = Inf может привести к плохому числовому созданию условий для настройки, не рекомендуется задать максимальные профили усиления с очень низкочастотной или очень высокочастотной динамикой. Для получения дополнительной информации о регуляризации и ее эффектах, смотрите, Визуализируют Настраивающиеся Цели.

Неявные ограничения

Эта настраивающая цель также налагает неявное ограничение устойчивости на 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.

Документация