TuningGoal.Класс пассивности

Пакет: TuningGoal

Ограничение пассивности для настройки системы управления

Описание

Система пассивна, если все ее траектории ввода-вывода (u (t), y (t)) удовлетворяют:

$_{}^{} ∫0Ty {(t}^{)} Tu (t)$ dt > 0,

для всех T > 0. Эквивалентно, система пассивна, если её частотный отклик является положительным вещественным, что означает, что для всех λ > 0,

$G (jλ) {+ G}^{(} jλ$ ) H > 0

Использовать TuningGoal.Passivity для обеспечения пассивности отклика между указанными входами и выходами при использовании команды настройки системы управления, такой как systune. Также можно использовать TuningGoal.Passivity для обеспечения определенного превышения или недостатка пассивности (см. getPassiveIndex).

Строительство

Req = TuningGoal.Passivity(inputname,outputname) создает цель настройки для обеспечения пассивности отклика от указанных входов к указанным выходам.

Req = TuningGoal.Passivity(inputname,outputname,nu,rho) создает цель настройки для принудительного применения:

$_{}^{} ∫0Ty {(t}^{)} Tu (t)_{}^{}^{dt>ν∫0Tu} (t) Tu (_{t}^{)}^{} dt+ρ\int0Ty (t$ ) Ty (t) dt,

для всех T > 0. Эта цель настройки обеспечивает превышение пассивности на входах или выходах, когда nu > 0 или rho > 0соответственно. Цель настройки допускает недостаток пассивности ввода, когда nu < 0. Посмотрите getPassiveIndex для получения дополнительной информации об этих индексах.

Входные аргументы

`inputname`	Входные сигналы для цели настройки, определенные как символьный вектор или, для целей настройки с несколькими входами, массив ячеек символьных векторов. Если вы используете цель настройки для настройки модели системы управления Simulink ®, то`inputname` может включать в себя: Любые входные данные модели. Любая точка линейного анализа, помеченная в модели. Любая точка линейного анализа в `slTuner` Интерфейс (Simulink Control Design), связанный с моделью Simulink. Использовать `addPoint` (Simulink Control Design) для добавления точек анализа в `slTuner` интерфейс. Использовать `getPoints` (Simulink Control Design), чтобы получить список точек анализа, доступных в `slTuner` интерфейс с моделью. Например, предположим, что `slTuner` интерфейс содержит точки анализа `u1` и `u2`. Использовать `'u1'` чтобы обозначить эту точку как входной сигнал при создании целей настройки. Использовать `{'u1','u2'}` для обозначения двухканального входа. При использовании цели настройки для настройки обобщенного состояния-пространства (`genss`) модель системы управления, то `inputname` может включать в себя: Любой вход `genss` модель Любой `AnalysisPoint` расположение в модели системы управления Например, при настройке модели системы управления `T`, то `inputname` может быть любым входным именем в `T.InputName`. Также, если `T` содержит `AnalysisPoint` блок с расположением с именем `AP_u`, то `inputname` может включать `'AP_u'`. Использовать `getPoints` чтобы получить список точек анализа, доступных в `genss` модель. Если `inputname` является `AnalysisPoint` местоположение обобщенной модели, входной сигнал для цели настройки является подразумеваемым входом, связанным с `AnalysisPoint` блок: Дополнительные сведения о точках анализа в моделях систем управления см. в разделе Маркировка интересующих сигналов для анализа и проектирования систем управления.
`outputname`	Выходные сигналы для цели настройки, определенные как символьный вектор или, для целей настройки с несколькими выходами, массив ячеек символьных векторов. Если вы используете цель настройки для настройки модели Simulink системы управления, то `outputname` может включать в себя: Любые выходные данные модели. Любая точка линейного анализа, помеченная в модели. Любая точка линейного анализа в `slTuner` Интерфейс (Simulink Control Design), связанный с моделью Simulink. Использовать `addPoint` (Simulink Control Design) для добавления точек анализа в `slTuner` интерфейс. Использовать `getPoints` (Simulink Control Design), чтобы получить список точек анализа, доступных в `slTuner` интерфейс с моделью. Например, предположим, что `slTuner` интерфейс содержит точки анализа `y1` и `y2`. Использовать `'y1'` чтобы обозначить эту точку как выходной сигнал при создании целей настройки. Использовать `{'y1','y2'}` для обозначения двухканального выхода. При использовании цели настройки для настройки обобщенного состояния-пространства (`genss`) модель системы управления, то `outputname` может включать в себя: Любые выходные данные `genss` модель Любой `AnalysisPoint` расположение в модели системы управления Например, при настройке модели системы управления `T`, то `outputname` может быть любым выходным именем в `T.OutputName`. Также, если `T` содержит `AnalysisPoint` блок с расположением с именем `AP_u`, то `outputname` может включать `'AP_u'`. Использовать `getPoints` чтобы получить список точек анализа, доступных в `genss` модель. Если `outputname` является `AnalysisPoint` местоположение обобщенной модели, выходной сигнал для цели настройки является подразумеваемым выходным сигналом, связанным с `AnalysisPoint` блок: Дополнительные сведения о точках анализа в моделях систем управления см. в разделе Маркировка интересующих сигналов для анализа и проектирования систем управления.
`nu`	Целевая пассивность на входах, перечисленных в `inputname`, задается как скалярное значение. Индекс входной пассивности определяется как наибольшее значение, для которого: $_{}^{} ∫0Ty {(t}^{)} Ту (t)_{}^{}^{dt>ν∫0Tu} (t) Ту$ (t) дт, для всех T > 0. Эквивалентно, `nu` является самым большим, для которого: $G (jλ) {+ G}^{(} jλ)$ H > 2startI При установке цели `nu` в `TuningGoal.Passivity` цель, программное обеспечение настройки: Гарантирует, что указанный ответ является строго пассивным, когда `nu` > 0. Величина `nu` устанавливает требуемое превышение пассивности. Позволяет не вводить ответ строго пассивно, когда `nu` < 0. Величина `nu` устанавливает допустимую нехватку пассивности. По умолчанию: 0
`rho`	Целевая пассивность на выходах, перечисленных в `outputname`, задается как скалярное значение. Индекс пассивности на выходе определяется как самое большое значение, для которого: $_{}^{} ∫0Ty {(t}^{)} Tu (t)_{}^{}^{dt>ρ∫0Ty} (t) Ty$ (t) dt, для всех T > 0. При установке цели `rho` в `TuningGoal.Passivity` цель, программное обеспечение настройки: Гарантирует, что указанный ответ будет выводиться строго пассивно, когда `rho` > 0. Величина `rho` устанавливает требуемое превышение пассивности. Позволяет не выводить ответ строго пассивным, когда `rho` < 0. Величина `rho` устанавливает допустимую нехватку пассивности. По умолчанию: 0

Свойства

`IPX`	Целевая пассивность на входах, сохраненная как скалярное значение. Это значение определяет требуемую величину пассивности на входах, перечисленных в `inputname`. Начальное значение этого свойства задается входным аргументом `nu` при создании `TuningGoal.Passivity` цель. По умолчанию: 0
`OPX`	Целевая пассивность на выходах, сохраненная как скалярное значение. Это значение определяет требуемую величину пассивности на выходах, перечисленных в `outputname` Начальное значение этого свойства задается входным аргументом `rho` при создании `TuningGoal.Passivity` цель. По умолчанию: 0
`Focus`	Полоса частот, в которой принудительно применяется цель настройки, заданная как вектор строки формы `[min,max]`. Установите `Focus` свойство для ограничения применения цели настройки к определенной полосе частот. Выражайте это значение в частотных единицах настраиваемой модели системы управления (рад/`TimeUnit`). Например, предположим `Req` является целью настройки, которую требуется применить только в диапазоне от 1 до 100 рад/с. Чтобы ограничить цель настройки этой областью данных, используйте следующую команду: Req.Focus = [1,100]; По умолчанию: `[0,Inf]` на непрерывное время; `[0,pi/Ts]` для дискретного времени, где `Ts` - время выборки модели.
`Input`	Имена входных сигналов, заданные как массив ячеек символьных векторов. Имена входных сигналов определяют входные местоположения для определения пассивности, первоначально заполненные `inputname` аргумент.
`Output`	Имена выходных сигналов, заданные как массив ячеек символьных векторов. Имена выходных сигналов определяют местоположения выхода для определения пассивности, первоначально заполненные `outputname` аргумент.
`Models`	Модели, к которым применяется цель настройки, заданная как вектор индексов. Используйте `Models` свойство при настройке массива моделей системы управления с помощью `systune`, для реализации цели настройки для подмножества моделей в массиве. Например, предположим, что вы хотите применить цель настройки, `Req`, на вторую, третью и четвертую модели в массиве модели, переданном `systune`. Чтобы ограничить применение цели настройки, используйте следующую команду: Req.Models = 2:4; Когда `Models = NaN`, цель настройки применяется ко всем моделям. По умолчанию: `NaN`
`Openings`	Петли обратной связи, открываемые при оценке цели настройки, задаются как массив ячеек символьных векторов, которые идентифицируют местоположения открытия петли. Цель настройки оценивается по конфигурации с разомкнутым контуром, созданной путем открытия контуров обратной связи в определенных местоположениях. Если вы используете цель настройки для настройки модели Simulink системы управления, то `Openings` может включать любую точку линейного анализа, отмеченную в модели, или любую точку линейного анализа в `slTuner` Интерфейс (Simulink Control Design), связанный с моделью Simulink. Использовать `addPoint` (Simulink Control Design) для добавления точек анализа и проемов контура в `slTuner` интерфейс. Использовать `getPoints` (Simulink Control Design), чтобы получить список точек анализа, доступных в `slTuner` интерфейс с моделью. При использовании цели настройки для настройки обобщенного состояния-пространства (`genss`) модель системы управления, то `Openings` может включать любое `AnalysisPoint` расположение в модели системы управления. Использовать `getPoints` чтобы получить список точек анализа, доступных в `genss` модель. Например, если `Openings = {'u1','u2'}`, то цель настройки оценивается с контурами, открытыми в точках анализа `u1` и `u2`. По умолчанию: `{}`
`Name`	Имя цели настройки, указанное как символьный вектор. Например, если `Req` является целью настройки: Req.Name = 'LoopReq'; По умолчанию: `[]`

Примеры

свернуть все

Требование пассивности

Открыть сценарий в реальном времени

Создание требования, обеспечивающего пассивность в ответе от точки ввода или анализа 'u' на вывод или точку анализа 'y' в системе управления.

TG = TuningGoal.Passivity('u','y');

Использовать viewGoal для визуализации цели настройки.

viewGoal(TG)

Figure contains an axes. The axes is empty. This object represents Normalized bound.

Требование выполняется, когда индекс относительной пассивности R < 1 на всех частотах. Закрашенная область представляет область, в которой нарушено требование. При использовании этого требования для настройки системы управления CL, viewGoal(TG,CL) показывает R для указанных входов и выходов на этом графике, позволяя определить диапазоны частот, в которых нарушается требование пассивности.

Входная пассивность в заданном диапазоне частот

Открыть сценарий в реальном времени

Создание требования, гарантирующего получение ответа от входных данных 'u' на вывод 'y' является входом строго пассивным, с превышением пассивности 2.

TGi = TuningGoal.Passivity('u','y',2,0);

Ограничение применения требования только в диапазоне частот от 0 до 10 рад/с.

TGi.Focus = [0 10];

Совет

Использовать viewGoal для визуализации этой цели настройки. Для обеспечения пассивности с помощью nu = 0 и rho = 0, viewGoal строит графики показателей относительной пассивности как функции частоты (см. passiveplot). Это сингулярные значения $(I - G ({jλ)) (I -}^{G}$ (jλ)) − 1. Передаточная функция G отinputname кому outputname (оценивается при открытых контурах, как указано в Openings) является пассивным, когда наибольшее сингулярное значение меньше 1 на всех частотах.
Для ненулевых значений nu или rho, viewGoal строит график относительного индекса, как описано в разделе Алгоритмы.
Эта цель настройки накладывает неявное ограничение минимальной фазы на передаточную функцию G + I. Нули передачи G + I являются стабилизированной динамикой для этой цели настройки. MinDecay и MaxRadius варианты systuneOptions управлять границами в этой неявно ограниченной динамике. Если оптимизация не соответствует границам по умолчанию или если границы по умолчанию противоречат другим требованиям, используйте systuneOptions для изменения этих значений по умолчанию.

Алгоритмы

При настройке системы управления с помощью TuningGoal, программное обеспечение преобразует цель настройки в нормализованное скалярное значение f (x), где x - вектор свободных (настраиваемых) параметров в системе управления. Затем программа корректирует значения параметров для минимизации f (x) или для приведения f (x) ниже 1, если цель настройки является жестким ограничением.

Для TuningGoal.Passivity цель, для функции передачи с замкнутым контуром G(s,x) от inputname кому outputname, f (x) задается следующим образом:

$f (x) \frac{}{= R1_{+}}_{R/Rmax,}^{} Rmax$ = 106.

R - относительный индекс сектора (см. getSectorIndexиз [G(s,x);I], для сектора, представленного:

$Q = \begin{matrix} ( & 2 \end{matrix}$

используя значения OPX и IPX свойства, относящиеся, соответственно,

См. также

Документация