State-Space

Реализуйте линейную систему в пространстве состояний

Библиотека:
Simulink / Непрерывный

Описание

Блок State-Space реализует систему, поведение которой вы задаете как

$\begin{array}{l} \dot{x} = A x + B u \\ y = C x + D u \\ {x |}_{t = t_{0}} = x_{0}, \end{array}$

где x является вектором состояния, u является входным вектором, y является выходным вектором, и x 0 является начальным условием вектора состояния. A, B, C, и матрицы D могут быть заданы или как разреженные матрицы или как плотные матрицы. Коэффициенты матрицы должны иметь эти характеристики:

A должен быть n-by-n матрица, где n является количеством состояний.
B должен быть n-by-m матрица, где m является количеством входных параметров.
C должен быть r-by-n матрица, где r является количеством выходных параметров.
D должен быть r-by-m матрица.

В общем случае блок имеет один входной порт и один выходной порт. Количество строк в C или матрице D совпадает с шириной выходного порта. Количество столбцов в B или матрице D совпадает с шириной входного порта. Если вы хотите смоделировать автономную линейную систему без входных параметров, установите B и матрицы D пустеть. В этом случае блок действует как исходный блок без входного порта и одного выходного порта, и реализует следующую систему:

$\begin{array}{l} \dot{x} = A x \\ y = C x \\ {x |}_{t = t_{0}} = x_{0} . \end{array}$

Программное обеспечение Simulink^® преобразует матрицу, содержащую нули к разреженной матрице для эффективного умножения.

Порты

Входной параметр

развернуть все

`Port_1` — Входной сигнал
скаляр | вектор

Входной вектор с действительным знаком типа double, где ширина равняется количеству столбцов в матриц D и B. Для получения дополнительной информации см. Описание.

Типы данных: double

Вывод

развернуть все

`Port_1` — Выходной вектор
скаляр | вектор

Выходной вектор с действительным знаком типа данных double, с шириной равняются количеству строк в матрицах D и C. Для получения дополнительной информации см. Описание.

Типы данных: double

Параметры

развернуть все

`A` — Коэффициент матрицы, A
1 (значение по умолчанию) | скаляр | вектор | матрица | разреженная матрица

Задайте коэффициент матрицы A, как n с действительным знаком-by-n матрица, где n является количеством состояний. Для получения дополнительной информации о коэффициентах матрицы см. Описание.

Программируемое использование

Параметры блоков: A

Ввод: вектор символов, строка

Значения: скаляр | вектор | матрица | разреженная матрица

Значение по умолчанию: '1'

`B` — Коэффициент матрицы, B
1 (значение по умолчанию) | скаляр | вектор | матрица | разреженная матрица

Задайте коэффициент матрицы B, как n с действительным знаком-by-m матрица, где n является количеством состояний и m, является количеством входных параметров. Для получения дополнительной информации о коэффициентах матрицы см. Описание.

Программируемое использование

Параметры блоков: B

Ввод: вектор символов, строка

Значения: скаляр | вектор | матрица | разреженная матрица

Значение по умолчанию: '1'

`C` — Коэффициент матрицы, C
1 (значение по умолчанию) | скаляр | вектор | матрица | разреженная матрица

Задайте коэффициент матрицы C как r с действительным знаком-by-n матрица, где r является количеством выходных параметров, и n является количеством состояний. Для получения дополнительной информации о коэффициентах матрицы см. Описание.

Программируемое использование

Параметры блоков: C

Ввод: вектор символов, строка

Значения: скаляр | вектор | матрица | разреженная матрица

Значение по умолчанию: '1'

`D` — Коэффициент матрицы, D
1 (значение по умолчанию) | скаляр | вектор | матрица | разреженная матрица

Задайте коэффициент матрицы D как r с действительным знаком-by-m матрица, где r является количеством выходных параметров, и m является количеством входных параметров. Для получения дополнительной информации о коэффициентах матрицы см. Описание.

Программируемое использование

Параметры блоков: D

Ввод: вектор символов, строка

Значения: скаляр | вектор | матрица | разреженная матрица

Значение по умолчанию: '1'

`Initial conditions` — Вектор начального состояния
0 (значение по умолчанию) | скаляр | вектор

Задайте вектор начального состояния.

Ограничения

Начальными условиями этого блока не может быть inf или NaN.

Программируемое использование

Параметры блоков: X0

Ввод: вектор символов, строка

Значения: скаляр | вектор

Значение по умолчанию: '0'

`Parameter tunability` — Выберите настраиваемое представление параметров блоков
`Auto` (значение по умолчанию) | `Optimized` | `Unconstrained`

Уровень приспособляемости матриц пространства состояний (A, B, C, и D) для ускоренных режимов симуляции и развернутых симуляций с помощью Simulink Compiler™. Когда установлено в Auto, Simulink выбирает соответствующий уровень приспособляемости параметра.

Для коэффициентов разреженной матрицы, установленных параметр на Optimized позволить приспособляемость ненулевых элементов при хранении шаблона и количества ненулевых элементов постоянными. Установите этот параметр на Unconstrained чтобы позволить всем элементам быть настраиваемыми, пока количество ненулевых элементов сохранено постоянным, то есть, можно изменить шаблон разреженной матрицы.

Для плотных коэффициентов матрицы выберите Optimized чтобы позволить приспособляемость всех элементов матрицы, обеспечил, количество ненулевых элементов, первоначально указанных в матрице, сохранено постоянным. Установите этот параметр на Unconstrained позволить полную приспособляемость всех элементов матрицы.

Примечание

Настроить матрицу D блока, когда D = 0, необходимо включить параметр Allow non-zero values for D matrix initially specified as zero.

Программируемое использование

Параметры блоков: ParameterTunability

Ввод: вектор символов | строка

Значения: 'Auto' | 'Optimized' | 'Unconstrained'

Значение по умолчанию: 'Auto'

`Allow non-zero values for D matrix initially specified as zero` — Позвольте приспособляемость матрицы D когда D = 0
`off` (значение по умолчанию) | `on`

Позвольте этому параметру поддержать приспособляемость D даже когда D = 0.

Примечание

Включение этого параметра включает прямое сквозное соединение для блока State-Space.

Программируемое использование

Параметры блоков: AllowTunableDMatrix

Ввод: вектор символов | строка

Значения: 'off' | 'on'

Значение по умолчанию: 'off'

`Absolute tolerance` — Абсолютная погрешность для состояний вычислительного блока
`auto` (значение по умолчанию) | скаляр | вектор

Абсолютная погрешность для вычислительного блока утверждает в виде положительного, с действительным знаком, скалярного или векторного. Чтобы наследовать абсолютную погрешность от Параметров конфигурации, задайте auto или -1.

Если вы вводите действительный скаляр, то то значение заменяет абсолютную погрешность в диалоговом окне Configuration Parameters для вычисления всех состояний блока.
Если вы вводите вектор действительных чисел, то размерность того вектора должна совпадать с размерностью непрерывных состояний в блоке. Эти значения заменяют абсолютную погрешность в диалоговом окне Configuration Parameters.
Если вы вводите auto или –1, затем Simulink использует значение абсолютной погрешности в диалоговом окне Configuration Parameters (см. Панель Решателя) вычислить состояния блока.

Программируемое использование

Параметры блоков: AbsoluteTolerance

Ввод: вектор символов, строка

Значения: 'auto'| '-1' | любой положительный скаляр с действительным знаком или вектор

Значение по умолчанию: 'auto'

`State Name (e.g., 'position')` — Присвойте уникальное имя каждому состоянию
`' '` (значение по умолчанию) | `'position'` | `{'a', 'b', 'c'}` | `a` | ...

Присвойте уникальное имя каждому состоянию. Если это поле является пробелом (' '), никакое присвоение имени не происходит.

Чтобы присвоить имя к одному состоянию, введите имя между кавычками, например, 'position'.
Чтобы присвоить имена к нескольким состояниям, введите разграниченный запятой список, окруженный фигурными скобками, например, {'a', 'b', 'c'}. Каждое имя должно быть уникальным.
Чтобы присвоить имена состояния с переменной в рабочей области MATLAB^®, введите переменную без кавычек. Переменная может быть вектором символов, строкой, массивом ячеек или структурой.

Ограничения

Имена состояния применяются только к выбранному блоку.
Количество состояний должно разделиться равномерно среди количества имен состояния.
Можно задать меньше имен, чем состояния, но вы не можете задать больше имен, чем состояния.
Например, можно задать два имени в системе с четырьмя состояниями. Имя применяется к первым двум состояниям и второму имени к последним двум состояниям.

Программируемое использование

Параметры блоков: ContinuousStateAttributes

Ввод: вектор символов, строка

Значения: ' ' | пользовательский

Значение по умолчанию: ' '

Примеры модели

Двойная система массы Spring

Смоделируйте двойную систему пружинного массового демпфера с периодически функцией принуждения варьирования. Сопоставленный с примером функция анимации, которая автоматически создаст окно фигуры и отображение к нему. В этой системе единственный датчик присоединен к массе слева, и привод присоединен к массе слева. Оценка состояния и управление LQR используются.

Открытая модель

Оптическое формирование изображения датчика

Сгенерируйте фильм с 64 системами координат и форматом кадра 64 на 64 пикселя (на уровне 10 кадров в секунду). Фильм содержит симуляцию движущейся цели, которая перемещается через структурированный фон, который самостоятельно перемещается. Движение дрожания, вызванное случайной вибрацией, также сгенерировано (в модели Simulink®, названной "aero_vibrati"), и движение дрожания добавляется в полное движение датчика. Наконец, изображение размывается через Гауссову оптическую функцию рассеяния точки.

Открыть скрипт

Характеристики блока

Типы данных	`double`
Прямое сквозное соединение	`yes`
Многомерные сигналы	`no`
Сигналы переменного размера	`no`
Обнаружение пересечения нулем	`no`

Расширенные возможности

Генерация кода C/C++
Генерация кода C и C++ с помощью Simulink® Coder™.

Не рекомендуемый для кода производственного качества. Относится к пределам ресурса и ограничениям на скорость и память, часто находимую во встраиваемых системах. Сгенерированный код может содержать динамическое выделение и освобождение от памяти, рекурсии, дополнительная память наверху, и широко различные времена выполнения. В то время как код функционально допустим и обычно приемлем в богатых ресурсом средах, меньшие целевые процессоры часто не могут поддерживать такой код.

В общем случае рассмотрите использование Модели Simulink Discretizer, чтобы сопоставить непрерывные блоки в дискретные эквиваленты та генерация производственного кода поддержки. Чтобы запустить Discretizer Модели, в Редакторе Simulink, на вкладке Apps, под Apps, под Control Systems, нажимают Model Discretizer. Одним исключением является блок Second-Order Integrator, потому что для этого блока Discretizer Модели производит аппроксимированную дискретизацию.

Смотрите также

Discrete State-Space | Transfer Fcn

Темы

Состояние

Представлено до R2006a

Документация

State-Space

Описание

Порты

Входной параметр

`Port_1` — Входной сигнал
скаляр | вектор

Вывод

`Port_1` — Выходной вектор
скаляр | вектор

Параметры

`A` — Коэффициент матрицы, A
1 (значение по умолчанию) | скаляр | вектор | матрица | разреженная матрица

Программируемое использование

`B` — Коэффициент матрицы, B
1 (значение по умолчанию) | скаляр | вектор | матрица | разреженная матрица

Программируемое использование

`C` — Коэффициент матрицы, C
1 (значение по умолчанию) | скаляр | вектор | матрица | разреженная матрица

Программируемое использование

`D` — Коэффициент матрицы, D
1 (значение по умолчанию) | скаляр | вектор | матрица | разреженная матрица

Программируемое использование

`Initial conditions` — Вектор начального состояния
0 (значение по умолчанию) | скаляр | вектор

Ограничения

Программируемое использование

`Parameter tunability` — Выберите настраиваемое представление параметров блоков
`Auto` (значение по умолчанию) | `Optimized` | `Unconstrained`

Программируемое использование

`Allow non-zero values for D matrix initially specified as zero` — Позвольте приспособляемость матрицы D когда D = 0
`off` (значение по умолчанию) | `on`

Программируемое использование

`Absolute tolerance` — Абсолютная погрешность для состояний вычислительного блока
`auto` (значение по умолчанию) | скаляр | вектор

Программируемое использование

`State Name (e.g., 'position')` — Присвойте уникальное имя каждому состоянию
`' '` (значение по умолчанию) | `'position'` | `{'a', 'b', 'c'}` | `a` | ...

Ограничения

Программируемое использование

Примеры модели

Двойная система массы Spring

Оптическое формирование изображения датчика

Характеристики блока

Расширенные возможности

Генерация кода C/C++
Генерация кода C и C++ с помощью Simulink® Coder™.

Смотрите также

Темы

Документация Simulink

Поддержка

Документация

State-Space

Описание

Порты

Входной параметр

Port_1 — Входной сигнал скаляр | вектор

Вывод

Port_1 — Выходной вектор скаляр | вектор

Параметры

A — Коэффициент матрицы, A1 (значение по умолчанию) | скаляр | вектор | матрица | разреженная матрица

Программируемое использование

B — Коэффициент матрицы, B1 (значение по умолчанию) | скаляр | вектор | матрица | разреженная матрица

Программируемое использование

C — Коэффициент матрицы, C1 (значение по умолчанию) | скаляр | вектор | матрица | разреженная матрица

Программируемое использование

D — Коэффициент матрицы, D1 (значение по умолчанию) | скаляр | вектор | матрица | разреженная матрица

Программируемое использование

Initial conditions — Вектор начального состояния0 (значение по умолчанию) | скаляр | вектор

Ограничения

Программируемое использование

Parameter tunability — Выберите настраиваемое представление параметров блоков Auto (значение по умолчанию) | Optimized | Unconstrained

Программируемое использование

Allow non-zero values for D matrix initially specified as zero — Позвольте приспособляемость матрицы D когда D = 0 off (значение по умолчанию) | on

Программируемое использование

Absolute tolerance — Абсолютная погрешность для состояний вычислительного блока auto (значение по умолчанию) | скаляр | вектор

Программируемое использование

State Name (e.g., 'position') — Присвойте уникальное имя каждому состоянию ' ' (значение по умолчанию) | 'position' | {'a', 'b', 'c'} | a | ...

Ограничения

Программируемое использование

Примеры модели

Двойная система массы Spring

Оптическое формирование изображения датчика

Характеристики блока

Расширенные возможности

Генерация кода C/C++ Генерация кода C и C++ с помощью Simulink® Coder™.

Смотрите также

Темы

Документация Simulink

Поддержка

`Port_1` — Входной сигнал
скаляр | вектор

`Port_1` — Выходной вектор
скаляр | вектор

`A` — Коэффициент матрицы, A
1 (значение по умолчанию) | скаляр | вектор | матрица | разреженная матрица

`B` — Коэффициент матрицы, B
1 (значение по умолчанию) | скаляр | вектор | матрица | разреженная матрица

`C` — Коэффициент матрицы, C
1 (значение по умолчанию) | скаляр | вектор | матрица | разреженная матрица

`D` — Коэффициент матрицы, D
1 (значение по умолчанию) | скаляр | вектор | матрица | разреженная матрица

`Initial conditions` — Вектор начального состояния
0 (значение по умолчанию) | скаляр | вектор

`Parameter tunability` — Выберите настраиваемое представление параметров блоков
`Auto` (значение по умолчанию) | `Optimized` | `Unconstrained`

`Allow non-zero values for D matrix initially specified as zero` — Позвольте приспособляемость матрицы D когда D = 0
`off` (значение по умолчанию) | `on`

`Absolute tolerance` — Абсолютная погрешность для состояний вычислительного блока
`auto` (значение по умолчанию) | скаляр | вектор

`State Name (e.g., 'position')` — Присвойте уникальное имя каждому состоянию
`' '` (значение по умолчанию) | `'position'` | `{'a', 'b', 'c'}` | `a` | ...

Генерация кода C/C++
Генерация кода C и C++ с помощью Simulink® Coder™.