TuningGoal. Класс WeightedPassivity

Пакет: TuningGoal

Ограничение пассивности, взвешенное по частоте

Описание

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

$_{}^{} ∫0Ty {(t}^{)} Tu (t)$ dt > 0,

для всех T > 0. TuningGoal.WeightedPassivity обеспечивает пассивность передаточной функции:

$H (s)_{=} WL (s)_{T} (s)$ WR (s),

где _Ts - отклик по замкнутому контуру в настраиваемой системе управления. _WL и _WR - это функции взвешивания, используемые для выделения конкретных полос частот. Использовать TuningGoal.WeightedPassivity с командами настройки системы управления, такими как systune.

Строительство

Req = TuningGoal.WeightedPassivity(inputname,outputname,WL,WR) создает цель настройки для обеспечения пассивности передаточной функции:

$H (s)_{=} WL (s)_{T} (s)$ WR (s),

где _Ts - функция передачи с обратной связью от указанных входов к указанным выходам. Веса WL и WR могут быть матрицами или моделями LTI.

По умолчанию цель настройки обеспечивает пассивность взвешенной передаточной функции H. Можно также принудительно применять индексы пассивности ввода и вывода с указанным превышением или недостатком пассивности. (см. getPassiveIndex для получения дополнительной информации об индексах пассивности.) Для этого установите IPX и OPX свойства цели настройки. См. Взвешенная пассивность и пассивность ввода.

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 ®, тоinputname 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:

WL,WR

Входные и выходные весовые функции, указанные как скаляры, матрицы или числовые модели LTI SISO или MIMO.

Функции WL и WR предоставьте веса для цели настройки. Цель настройки обеспечивает пассивность взвешенной передаточной функции:

$H (s)_{=} WL (s)_{T} (s)$ WR (s),

где T (s) - передаточная функция отinputname кому outputname. Функция WL обеспечивает взвешивание выходных каналов T (s), иWR обеспечивает взвешивание входных каналов. Можно указать:

Скалярное взвешивание - использовать скалярную или числовую матрицу.
Частотно-зависимое взвешивание - используйте числовую модель LTI SISO или MIMO. Например:
```
WL = tf(1,[1 0.01]);
WR = 10;
```

Если WL или WR является матрицей или моделью MIMO, то inputname и outputname должны быть векторными сигналами. Размеры векторных сигналов должны быть такими, чтобы размеры T (s) были соизмеримы с размерами WL и WR. Например, при указании WR = diag([1 10]), то inputname должны включать два сигнала. Однако скалярные значения и модели SISO LTI автоматически расширяются до любого входного или выходного измерения.

Если вы настраиваетесь за дискретное время (то есть с помощью genss модель или slTuner интерфейс с ненулевым Ts), можно указать функции взвешивания как дискретные модели времени с тем же самым Ts. Если функции взвешивания задаются в непрерывном режиме, программа настройки дискретизирует их. Определение весовых функций в дискретное время дает больший контроль над весовыми функциями вблизи частоты Найквиста.

Значение WL = [] или WR = [] интерпретируется как идентификатор.

По умолчанию: []

Свойства

`WL`	Частотно-взвешивающая функция для выходных каналов передаточной функции для ограничения, заданная как скаляр, матрица или SISO или MIMO числовая модель LTI. Начальное значение этого свойства задается параметром `WL` входной аргумент при построении цели настройки.
`WR`	Частотно-взвешивающая функция для входных каналов передаточной функции для ограничения, заданная как скаляр, матрица или SISO или MIMO числовая модель LTI. Начальное значение этого свойства задается параметром `WR` входной аргумент при построении цели настройки.
`IPX`	Целевая пассивность на входах, перечисленных в `inputname`, задается как скалярное значение. Индекс входной пассивности определяется как наибольшее значение, для которого траектории {u (t), y (t)} взвешенной передаточной функции H удовлетворяют: $_{}^{} ∫0Ty {(t}^{)} Ту (t)_{}^{}^{dt>ν∫0Tu} (t) Ту$ (t) дт, для всех T > 0. По умолчанию цель настройки обеспечивает строгую пассивность взвешенной передаточной функции. Чтобы принудительно ввести индекс пассивности ввода с указанным превышением или дефицитом пассивности, установите `IPX` свойства цели настройки. При этом программное обеспечение настройки: Гарантирует, что взвешенный ответ будет вводиться строго пассивно, когда `IPX` > 0. Величина `IPX` устанавливает требуемое превышение пассивности. Позволяет не вводить взвешенный ответ строго пассивно, когда `IPX` < 0. Величина `IPX` устанавливает допустимую нехватку пассивности. Пример см. в разделе Взвешенная пассивность и пассивность ввода. Посмотрите `getPassiveIndex` для получения дополнительной информации об индексах пассивности. По умолчанию: 0
`OPX`	Целевая пассивность на выходах, перечисленных в `outputname`, задается как скалярное значение. Индекс выходной пассивности определяется как наибольшее значение, для которого траектории {u (t), y (t)} взвешенной передаточной функции H удовлетворяют: $_{}^{} ∫0Ty {(t}^{)} Tu (t)_{}^{}^{dt>ρ∫0Ty} (t) Ty$ (t) dt, для всех T > 0. По умолчанию цель настройки обеспечивает строгую пассивность взвешенной передаточной функции. Чтобы принудительно ввести индекс пассивности на выходе с указанным превышением или дефицитом пассивности, установите `OPX` свойства цели настройки. При этом программное обеспечение настройки: Гарантирует, что взвешенная реакция будет выводиться строго пассивно, когда `OPX` > 0. Величина `IPX` устанавливает требуемое превышение пассивности. Позволяет не выводить взвешенный ответ строго пассивным, когда `OPX` < 0. Величина `IPX` устанавливает допустимую нехватку пассивности. Пример см. в разделе Взвешенная пассивность и пассивность ввода. Посмотрите `getPassiveIndex` для получения дополнительной информации об индексах пассивности. 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

Взвешенная пассивность и пассивность ввода

Открыть сценарий в реальном времени

Создайте цель настройки, которая обеспечивает пассивность функции передачи:

$H (s) \begin{array}{cccccccccccccccccccc} = \\ [ \end{array} 10010] T \frac{}{(} s)$ (1 s),

где $T (s$ ) - передаточная функция от входа'd' к продукции ['y';'z'] в модели системы управления.

WL = tf(1,[1 0]);
WR = diag([1 10]);
TG = TuningGoal.WeightedPassivity('d',{'y','z'},WL,WR);

Использовать TG с systune обеспечить соблюдение этого требования в отношении взвешенной пассивности.

Предположим, что вместо усиления общей пассивности взвешенной передаточной функции H необходимо убедиться, что H является входом строго пассивным с входным индексом пассивности передачи не менее 0,1. Для этого установите IPX имущество TG.

TG.IPX = 0.1;

Совет

Использовать viewGoal для визуализации этой цели настройки. Для обеспечения пассивности с помощью IPX = 0 и OPX = 0, viewGoal строит графики показателей относительной пассивности как функции частоты (см. passiveplot). Это сингулярные значения $(I - H ({jλ)) (I -}^{H}$ (jλ)) − 1. Взвешенная передаточная функция H является пассивной, когда наибольшее сингулярное значение меньше 1 на всех частотах.
Для ненулевых значений IPX или OPX, viewGoal строит график относительного индекса, как описано в разделе Алгоритмы.
Эта цель настройки накладывает неявное ограничение минимальной фазы на передаточную функцию H + I, где H - взвешенная передаточная функция замкнутого цикла из Input кому Output, оценивается с помощью петель, открытых в точках, определенных в Openings. Нули передачи H + 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.WeightedPassivity, для функции передачи с замкнутым контуром T(s,x) от inputname кому outputnameи взвешенная передаточная функция H(s,x) = WL*T(s,x)*WR, f (x) задается следующим образом:

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

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

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

используя значения OPX и IPX свойства для ρ и ν, соответственно. Rmax зафиксирован на ^{уровне 106}, включен во избежание численных ошибок для очень больших R.

См. также

Документация

TuningGoal. Класс WeightedPassivity

Описание

Строительство

Входные аргументы

Свойства

Примеры

Взвешенная пассивность и пассивность ввода

Совет

Алгоритмы

См. также

Темы

Документация по панели инструментов системы управления

Поддержка