Exponenta Banner

TuningGoal.Variance class

Пакет: TuningGoal

Шумовое ограничение усиления для настройки системы управления

расширьте все на странице

Описание

Используйте TuningGoal.Variance задавать настраивающуюся цель, которая ограничивает шумовое усиление от заданных входных параметров до выходных параметров. Шумовое усиление задано как также:

  • Квадратный корень из выходного отклонения, для входа белого шума модульного отклонения

  • Среднеквадратичное значение выхода, для входа белого шума модульного отклонения

  • H 2 нормы передаточной функции от заданных входных параметров до выходных параметров, которая равняется полной энергии импульсной характеристики

Этими определениями являются различные интерпретации того же количества. TuningGoal.Variance накладывает то же ограничение на эти количества.

Можно использовать TuningGoal.Variance для системы управления, настраивающейся с настраивающимися командами, такими как systune или looptune. Определение этой настраивающей цели позволяет вам настраивать отклик системы на бело-шумовые входные параметры. Для стохастических входных параметров с неоднородным спектром (окрашенный шумом), используйте TuningGoal.WeightedVariance вместо этого.

После того, как вы создадите настраивающуюся цель, можно далее сконфигурировать настраивающуюся цель установкой Properties объекта.

Конструкция

Req = TuningGoal.Variance(inputname,outputname,maxamp) создает настраивающуюся цель, которая ограничивает шумовое усиление передаточной функции от inputname к outputname к скалярному значению maxamp.

Когда вы настраиваете систему управления в дискретное время, эта настраивающая цель принимает, что физический объект и шумовой процесс непрерывны. Гарантировать, что непрерывное время и дискретное время, настраиваясь дают сопоставимые результаты, maxamp интерпретирован как ограничение на непрерывное время H 2 нормы. Если объект и шумовые процессы действительно дискретны, и вы хотите ограничить дискретное время H 2 нормы к значению maxamp, установите третий входной параметр на maxamp/sqrt(Ts), где Ts шаг расчета модели, которую вы настраиваете.

Входные параметры

inputname

Входные сигналы для настраивающейся цели в виде вектора символов или, для нескольких - входные настраивающие цели, массив ячеек из символьных векторов.

  • Если вы используете настраивающуюся цель настроить модель Simulink® системы управления, то inputname может включать:

    • Любой вход модели.

    • Любая линейная аналитическая точка отмечена в модели.

    • Любой линейный анализ указывает в slTuner Интерфейс (Simulink Control Design) сопоставлен с моделью Simulink. Использование addPoint (Simulink Control Design), чтобы добавить анализ указывает на slTuner интерфейс. Использование getPoints (Simulink Control Design), чтобы получить список аналитических точек, доступных в slTuner взаимодействуйте через интерфейс к своей модели.

    Например, предположите что slTuner интерфейс содержит аналитические точки u1 и u2. Используйте 'u1' определять ту точку как входной сигнал при создании настраивающихся целей. Используйте {'u1','u2'} определять двухканальный вход.

  • Если вы используете настраивающуюся цель настроить обобщенное пространство состояний (genss) модель системы управления, затем inputname может включать:

    • Любой вход genss модель

    • Любой AnalysisPoint местоположение в модели системы управления

    Например, если вы настраиваете модель системы управления, T, затем inputname может быть любое входное имя в T.InputName. Кроме того, если T содержит AnalysisPoint блокируйтесь с местоположением под названием AP_u, затем inputname может включать 'AP_u'Использование getPoints получить список аналитических точек, доступных в a genss модель.

    Если inputname AnalysisPoint местоположение обобщенной модели, входной сигнал для настраивающейся цели является подразумеваемым входом, сопоставленным с AnalysisPoint блок:

Для получения дополнительной информации об аналитических точках в моделях системы управления, смотрите представляющего интерес Марка Сигнэлса для Анализа и проектирования Системы управления.

outputname

Выходные сигналы для настраивающейся цели в виде вектора символов или, для нескольких - выходные настраивающие цели, массив ячеек из символьных векторов.

  • Если вы используете настраивающуюся цель настроить модель Simulink системы управления, то outputname может включать:

    • Любой выход модели.

    • Любая линейная аналитическая точка отмечена в модели.

    • Любой линейный анализ указывает в slTuner Интерфейс (Simulink Control Design) сопоставлен с моделью Simulink. Использование addPoint (Simulink Control Design), чтобы добавить анализ указывает на slTuner интерфейс. Использование getPoints (Simulink Control Design), чтобы получить список аналитических точек, доступных в slTuner взаимодействуйте через интерфейс к своей модели.

    Например, предположите что slTuner интерфейс содержит аналитические точки y1 и y2. Используйте 'y1' определять ту точку как выходной сигнал при создании настраивающихся целей. Используйте {'y1','y2'} определять двухканальный выход.

  • Если вы используете настраивающуюся цель настроить обобщенное пространство состояний (genss) модель системы управления, затем outputname может включать:

    • Любой выход genss модель

    • Любой AnalysisPoint местоположение в модели системы управления

    Например, если вы настраиваете модель системы управления, T, затем outputname может быть любое выходное имя в T.OutputName. Кроме того, если T содержит AnalysisPoint блокируйтесь с местоположением под названием AP_u, затем outputname может включать 'AP_u'Использование getPoints получить список аналитических точек, доступных в a genss модель.

    Если outputname AnalysisPoint местоположение обобщенной модели, выходным сигналом для настраивающейся цели является подразумеваемый выход, сопоставленный с AnalysisPoint блок:

Для получения дополнительной информации об аналитических точках в моделях системы управления, смотрите представляющего интерес Марка Сигнэлса для Анализа и проектирования Системы управления.

maxamp

Максимальное шумовое усиление от inputname к outputnameВ виде значения положительной скалярной величины. Это значение задает максимальное значение выходного отклонения в сигналах, заданных в outputname, для модульного отклонения белый шумовой сигнал в inputname. Это значение соответствует максимальному H 2 нормы от inputname к outputname.

Когда вы настраиваете систему управления в дискретное время, эта настраивающая цель принимает, что физический объект и шумовой процесс непрерывны, и интерпретирует maxamp как привязанный непрерывное время H 2 нормы. Это гарантирует, что непрерывное время и дискретное время, настраиваясь дают сопоставимые результаты. Если объект и шумовые процессы действительно дискретны, и вы хотите к связанному дискретное время H 2 нормы вместо этого, задаете значение maxamp/Ts. Ts является шагом расчета модели, которую вы настраиваете.

Свойства

MaxAmplification

Максимальное шумовое усиление в виде значения положительной скалярной величины. Это свойство задает максимальное значение выходного отклонения в сигналах, заданных в Output, для модульного отклонения белый шумовой сигнал в Input. Это значение соответствует максимальному H 2 нормы от Input к Output. Начальное значение MaxAmplification установлен maxamp входной параметр, когда вы создаете настраивающуюся цель.

InputScaling

Входной сигнал, масштабирующийся в виде вектора из положительных действительных значений.

Используйте это свойство задать относительную амплитуду каждой записи во входных сигналах с векторным знаком, когда выбор модулей приведет к соединению маленьких и больших сигналов. Эта информация используется, чтобы масштабировать передаточную функцию с обратной связью от Input к Output когда настраивающаяся цель оценена.

Предположим, что T (s) является передаточной функцией с обратной связью от Input к Output. Настраивающаяся цель оценена для масштабированной передаточной функции Do –1T (s) Di. Диагональные матрицы Do и Di имеют OutputScaling и InputScaling значения на диагонали, соответственно.

Значение по умолчанию, [] , средние значения никакое масштабирование.

Значение по умолчанию: []

OutputScaling

Выходной сигнал, масштабирующийся в виде вектора из положительных действительных значений.

Используйте это свойство задать относительную амплитуду каждой записи в выходных сигналах с векторным знаком, когда выбор модулей приведет к соединению маленьких и больших сигналов. Эта информация используется, чтобы масштабировать передаточную функцию с обратной связью от Input к Output когда настраивающаяся цель оценена.

Предположим, что T (s) является передаточной функцией с обратной связью от Input к Output. Настраивающаяся цель оценена для масштабированной передаточной функции Do –1T (s) Di. Диагональные матрицы Do и Di имеют OutputScaling и InputScaling значения на диагонали, соответственно.

Значение по умолчанию, [] , средние значения никакое масштабирование.

Значение по умолчанию: []

Input

Входной сигнал называет в виде массива ячеек из символьных векторов, которые идентифицируют входные параметры передаточной функции, которую ограничивает настраивающаяся цель. Начальное значение Input свойство установлено inputname входной параметр, когда вы создаете настраивающуюся цель.

Output

Выходной сигнал называет в виде массива ячеек из символьных векторов, которые идентифицируют выходные параметры передаточной функции, которую ограничивает настраивающаяся цель. Начальное значение Output свойство установлено outputname входной параметр, когда вы создаете настраивающуюся цель.

Models

Модели, к которым настраивающаяся цель применяется в виде вектора из индексов.

Используйте Models свойство при настройке массива моделей системы управления с systune, осуществлять настраивающуюся цель для подмножества моделей в массиве. Например, предположите, что вы хотите применить настраивающуюся цель, Req, к вторым, третьим, и четвертым моделям в массиве моделей передал systune. Чтобы ограничить осуществление настраивающейся цели, используйте следующую команду:

Req.Models = 2:4;

Когда Models = NaN, настраивающаяся цель применяется ко всем моделям.

Значение по умолчанию: NaN

Openings

Обратная связь, чтобы открыться при оценке настраивающейся цели в виде массива ячеек из символьных векторов, которые идентифицируют открывающие цикл местоположения. Настраивающаяся цель оценена против настройки разомкнутого контура, созданной вводной обратной связью в местоположениях, которые вы идентифицируете.

Если вы используете настраивающуюся цель настроить модель Simulink системы управления, то Openings может включать любую линейную аналитическую точку, отмеченную в модель или любую линейную аналитическую точку в slTuner Интерфейс (Simulink Control Design) сопоставлен с моделью Simulink. Использование addPoint (Simulink Control Design), чтобы добавить аналитические точки и открытия цикла к slTuner интерфейс. Использование getPoints (Simulink Control Design), чтобы получить список аналитических точек, доступных в slTuner взаимодействуйте через интерфейс к своей модели.

Если вы используете настраивающуюся цель настроить обобщенное пространство состояний (genss) модель системы управления, затем Openings может включать любого AnalysisPoint местоположение в модели системы управления. Использование getPoints получить список аналитических точек, доступных в genss модель.

Например, если Openings = {'u1','u2'}, затем настраивающаяся цель оценена с циклами, открытыми в аналитических точках u1 и u2.

Значение по умолчанию: {}

Name

Имя настраивающейся цели в виде вектора символов.

Например, если Req настраивающаяся цель:

Req.Name = 'LoopReq';

Значение по умолчанию: []

Примеры

свернуть все

Скрипт Open Live Script

Создайте требование, которое ограничивает усиление отклонения от аналитической точки AP2 к выходу y из следующей системы управления, измеренной с открытым внешним контуром.

Создайте модель системы. Для этого задайте и соедините числовые модели объекта управления G1 и G2, и настраиваемые контроллеры C1 и C2. Также задайте и соедините AnalysisPoint блоки AP1 и AP2 та метка интересные места для анализа и настройки. 

G1 = tf(10,[1 10]);
G2 = tf([1 2],[1 0.2 10]);
C1 = tunablePID('C','pi');
C2 = tunableGain('G',1);
AP1 = AnalysisPoint('AP1');
AP2 = AnalysisPoint('AP2');
T = feedback(G1*feedback(G2*C2,AP2)*C1,AP1);

Создайте настраивающееся требование, которое ограничивает шумовое усиление от неявного входа, сопоставленного с аналитической точкой, AP2, к выходу y. 

Req = TuningGoal.Variance('AP2','y',0.1);

Это ограничение ограничивает усиление фактором 0,1.

Укажите что передаточная функция от AP2 к y оценен с внешним контуром, открытым при настройке на это ограничение. 

Req.Openings = {'AP1'};

Используйте systune настроить свободные параметры T удовлетворять настраивающееся требование, заданное Req. Можно затем подтвердить настроенную систему управления против требования с помощью viewGoal(Req,T).

Советы

  • Когда вы используете эту настраивающую цель настроить систему управления непрерывного времени, systune попытки осуществить нулевое сквозное соединение (D = 0) на передаче, которую ограничивает настраивающаяся цель. Нулевое сквозное соединение наложено, потому что H 2 нормы, и поэтому значение настраивающейся цели (см. Алгоритмы), бесконечен для систем непрерывного времени с ненулевым сквозным соединением.

    systune осуществляет нулевое сквозное соединение путем фиксации, чтобы обнулить все настраиваемые параметры, которые способствуют проходному термину. systune возвращает ошибку, когда фиксация этих настраиваемых параметров недостаточна, чтобы осуществить нулевое сквозное соединение. В таких случаях необходимо изменить настраивающуюся цель или структуру управления, или вручную зафиксировать некоторые настраиваемые параметры системы к значениям, которые устраняют проходной термин.

    Когда ограниченная передаточная функция имеет несколько настраиваемых блоков последовательно, подход программного обеспечения обнуления всех параметров, которые способствуют полной проходной силе быть консервативными. В этом случае достаточно обнулить проходной термин одного из блоков. Если вы хотите управлять, который блок имеет сквозное соединение, зафиксированное, чтобы обнулить, можно вручную зафиксировать сквозное соединение настроенного блока по вашему выбору.

    Чтобы зафиксировать параметры настраиваемых блоков к заданным значениям, используйте Value и Free свойства параметризации блока. Например, рассмотрите настроенный блок пространства состояний:

    C = tunableSS('C',1,2,3);

    Чтобы осуществить нулевое сквозное соединение на этом блоке, обнулите его матричное значение D и зафиксируйте параметр.

    C.D.Value = 0;
C.D.Free = false;

    Для получения дополнительной информации о фиксации значений параметров смотрите страницы с описанием Блока Системы управления, такой как tunableSS.

  • Эта настраивающая цель налагает неявное ограничение устойчивости на передаточную функцию с обратной связью от Input к Output, оцененный с циклами, открытыми в точках, идентифицирован в Openings. Движущими силами, затронутыми этим неявным ограничением, является stabilized dynamics для этой настраивающей цели. MinDecay и MaxRadius опции systuneOptions управляйте границами на этих неявно ограниченных движущих силах. Если оптимизации не удается соответствовать границам по умолчанию, или если конфликт границ по умолчанию с другими требованиями, использовать systuneOptions изменить эти значения по умолчанию.

Алгоритмы

Когда вы настраиваете систему управления с помощью TuningGoal, программное обеспечение преобразует настраивающуюся цель в нормированное скалярное значение f (x). Векторный x является вектором из 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 TuningGoal.Variance, f (x) дают:

f(x)=‖1MaxAmplificationT(s,x)‖2.

T (s, x) является передаточной функцией с обратной связью от Input к Output. ‖ ⋅ ‖2 обозначает H 2 нормы (см. norm).

Для настройки систем управления дискретного времени f (x) дают:

f(x)=‖1MaxAmplificationTsT(z,x)‖2.

Ts является шагом расчета передаточной функции дискретного времени T (z, x).

Вопросы совместимости

развернуть все

Поведение изменяется в R2016a

Смотрите также

| | | | | | (Simulink Control Design) | (Simulink Control Design) | (Simulink Control Design)

Темы

Введенный в R2016a

Документация Control System Toolbox

Поддержка