При наличии установки, смоделированной в Simulink ®, можно выполнить оценку частотного отклика с помощью модели Linearizer или frestimate без изменения модели. Блок оценки частотного отклика является альтернативой, которая позволяет включить эксперимент оценки непосредственно в модель и выполнять оценку во время работы модели. Этот подход особенно полезен при планировании развертывания блока для оперативной оценки физического предприятия. Тестирование алгоритма оценки и параметров эксперимента на основе модели Simulink завода перед развертыванием может помочь обеспечить безопасность оперативной оценки для вашего завода.
Следующие шаги предоставляют общий обзор рабочего процесса для оперативной оценки частотной характеристики установки, смоделированной в Simulink.
Сконфигурируйте сигнал запуска/останова, который управляет началом и завершением эксперимента по оценке.
Настройте параметры эксперимента, такие как частоты, на которых требуется выполнить оценку.
Запустите модель. Используйте сигнал запуска/остановки для запуска эксперимента оценки. При запуске эксперимента блок вводит тестовые сигналы и измеряет отклик установки. Когда вы закончите эксперимент, вы можете изучить предполагаемую частотную характеристику.
На следующей иллюстрации показан один способ включения блока оценки частотного отклика в систему управления с замкнутым контуром. В этой конфигурации блок вставляется между контроллером и заводом.
Управляющий сигнал подается в порт u блока оценки частотного отклика. Порт u + Δu подается на вход установки. Перед началом процесса оценки блок подает управляющий сигнал непосредственно от u до u + Δu без добавления какого-либо возмущения. В этом состоянии блок не влияет на поведение системы. (Можно выполнить оценку частотной характеристики в конфигурации с разомкнутым контуром, подключив u к постоянному источнику, который приводит установку к требуемой рабочей точке для оценки. Однако рекомендуется использовать конфигурацию с замкнутым контуром, особенно для оценки в реальном времени. В конфигурации с замкнутым контуром контроллер работает для подавления вводимых возмущений и поддержания безопасной работы установки.)
Сигнал запуска/останова управляет, когда начинается и заканчивается процесс оценки (см. Шаг 2. Настройка сигнала запуска/останова). Запустите эксперимент, когда установка находится в установившемся состоянии в требуемой рабочей точке. Когда сигнал запуска/остановки является положительным, блок вводит тестовые сигналы при u + Δu и измеряет отклик при y. Блок вычисляет оценочную частотную характеристику и возвращает ее в порту frd.
Пример см. в разделе Оценка частотного отклика в режиме онлайн во время моделирования.
Конфигурация по умолчанию требует вставки блока между контроллером и заводом. Если требуется добавить сигнал возмущения к управляющему сигналу самостоятельно, в параметрах блока оценки частотного отклика установите для параметра «Конфигурация выходного сигнала» значение «Только возмущение». В этой конфигурации блочный выход содержит только сигнал возмущения на порте Δu. Этот сигнал возмущения вводится в установку, например, с помощью блока суммирования, как показано на следующей диаграмме.
В этой конфигурации, поскольку модуль оценки частотного отклика не является частью замкнутого контура, его можно дополнительно прокомментировать, не прерывая конфигурацию контура.
Чтобы запустить и остановить эксперимент по оценке частотной характеристики, используйте сигнал в порте запуска/остановки. Когда эксперимент не выполняется, блок не генерирует сигнала возмущения. В этом состоянии блок не влияет на поведение установки. Эксперимент по оценке частотного отклика начинается и заканчивается, когда блок принимает повышающийся или падающий сигнал в порте запуска/остановки соответственно. В системах, показанных на этапе 1. Включить модуль оценки частотной характеристики в модель, запустить пошаговые сигналы и остановить эксперимент. Вы можете настроить любую другую логику, подходящую для вашего приложения, чтобы контролировать время начала и окончания эксперимента. Например, можно использовать блок редактора сигналов для настройки сигнала запуска/остановки для выполнения нескольких экспериментов в одном прогоне моделирования.
Блок предоставляет рекомендуемую длину эксперимента в разделе «Длина эксперимента» параметров блока. Как правило, сигнал запуска/останова настраивается таким образом, что между восходящим и падающим сигналами остается по крайней мере столько времени. Необходимо также убедиться, что моделирование не прекращается до завершения эксперимента. Дополнительные сведения о том, как блок определяет рекомендуемую длину эксперимента, см. на странице ссылок блока «Оценка частотного отклика».
В эксперименте по оценке частотно-откликов вводятся синусоидальные сигналы на частотах, заданных параметром Frequences (или на w порт) блока оценки частотного отклика. Задайте амплитуды возмущений с помощью параметра Amplitudes (или при amp порт).
Блок может применять возмущение на каждой частоте отдельно (режим синестрима) или одновременно (режим суперпозиции). Чтобы указать используемый режим, задайте параметр Режим эксперимента (Experiment mode).
Режим синестрима (Sinestream mode) - применяет возмущение по одной частоте за раз. Режим синестрима может быть более точным и может вместить более широкий диапазон частот, чем режим суперпозиции.
Суперпозиция - применяет возмущение как сигнал суперпозиции, содержащий все частоты одновременно. Эксперимент оценки обычно происходит быстрее в режиме суперпозиции.
Можно также указать параметры, которые указывают блоку, как долго система может рассчитываться при применении возмущения, и как долго измерять отклик для оценки. Дополнительные сведения о двух типах сигналов и их относительных преимуществах см. в описании параметров режима эксперимента на справочной странице блока «Оценка частотного отклика».
После настройки всех параметров для эксперимента оценки запустите модель. Разрешить модели работать достаточно долго, чтобы завершить эксперимент по оценке, основываясь на рекомендуемой длине эксперимента, обеспечиваемой блоком. При выборе опции Показать график Bode (Display Bode plot) блок создает график Bode для визуализации расчетной частотной характеристики во время эксперимента.
Во время эксперимента блок обновляет оценочную частотную характеристику порта frd. Сигнал на этом порте является вектором с одним значением для каждой частоты, заданной частотами. Этот сигнал можно записать в рабочую область MATLAB ® с помощью блока «В рабочую область» или использовать журнал данных Simulink для записи данных в рабочую область в виде Simulink.SimulationData.Dataset объект. Записанные значения показывают сходимость частотных откликов во время эксперимента. Наиболее значимым значением является значение, когда эксперимент прекращается. По этой причине можно отменить все значения, кроме последнего.
Пример модели, сконфигурированной для выполнения оценки частотного отклика в режиме онлайн, см. в разделе Оценка частотного отклика в режиме онлайн во время моделирования.
Блок оценки частотной характеристики