Входной сигнал, содержащий последовательность синусоидальных волн
Использовать frest.Sinestream объект для представления синестрименного входного сигнала для оценки частотного отклика. Такой сигнал состоит из синусоидальных волн различных частот, подаваемых одна за другой. Каждая частота возбуждает систему в течение некоторого периода времени.
Сигналы синестрима рекомендуются для большинства ситуаций. Они особенно полезны, когда система содержит сильные нелинейности или требуются высокоточные модели частотного отклика. Модель частотного отклика, получаемая при использовании синестрименного входа, содержит все частоты синестрименного сигнала.
Входной сигнал синестрима можно использовать для оценки в командной строке, в линеаризаторе модели или с блоком «Оценка частотного отклика». Алгоритм оценки вводит синестрименный сигнал во входную точку, заданную для оценки, и измеряет отклик в выходной точке. Дополнительные сведения см. в разделе Входные сигналы синестрима.
Для просмотра графика входного сигнала введите plot(input). Создание timeseries объект для вашего входного сигнала, используйте generateTimeseries команда.
Можно создать сигнал синестрима одним из следующих способов:
Использование frest.Sinestream функция для сигналов непрерывного времени
Использование frest.createFixedTsSinestream функция для дискретно-временных сигналов
Дополнительные сведения см. в разделе Входные сигналы синестрима.
input = frest.Sinestream(sys)sys. Например, при наличии точной линеаризации системы ее можно использовать для инициализации параметров.
input = frest.Sinestream(Name,Value)
Frequency - Частоты сигналовlogspace(1,3,50) (по умолчанию) | вектор | скалярЧастоты сигналов, определяемые как вектор значений частот в единицах, определяемых FreqUnits.
Amplitude - Амплитуда сигнала1e-5 (по умолчанию) | скаляр | векторАмплитуда сигнала на каждой частоте, заданная как одно из следующих:
Скаляр (Scalar) - установка одинаковой амплитуды для всех частот.
Вектор длиной, равной длине Frequency - Установить амплитуду для каждой частоты на различное значение.
SamplesPerPeriod - Количество проб за период40 (по умолчанию) | скаляр | векторКоличество выборок за период для каждой частоты, указанное как одно из следующих:
Скаляр (Scalar) - используется одинаковое количество выборок за период для всех частот.
Вектор длиной, равной длине Frequency - Используйте разное количество выборок для каждой частоты.
FreqUnits - Единицы измерения частоты'rad/s' (по умолчанию) | 'Hz'Единицы измерения частоты, указанные как одно из следующих:
'rad/s' - Радианы в секунду
'Hz' - Герц
RampPeriods - количество периодов нарастания амплитуды каждой синусоидальной волны до ее максимального значения;0 (по умолчанию) | скаляр | векторКоличество периодов нарастания амплитуды каждой синусоидальной волны до ее максимального значения, определяемого как одно из следующих значений:
Скаляр (Scalar) - используется одинаковое количество периодов нарастания для всех частот.
Вектор длиной, равной длине Frequency - Используйте различное количество периодов нарастания для каждой частоты.
Использовать RampUpPeriods задание количества периодов, в течение которых линейно увеличивают амплитуду каждой синусоидальной волны до ее максимального значения. Выбор этой опции обеспечивает плавный отклик при изменении входной амплитуды.
frestimate отбрасывает данные ответа, собранные во время периодов нарастания.
NumPeriods - Количество периодов каждой синусоидальной волны на максимальной амплитудеmax(3 - RampPeriods + SettlingPeriods,2) (по умолчанию) | скаляр | векторКоличество периодов каждой синусоидальной волны имеет максимальную амплитуду, определяемую как одно из следующих значений:
Скаляр (Scalar) - используется одинаковое количество периодов для всех частот.
Вектор длиной, равной длине Frequency - использовать разное количество периодов для каждой частоты.
Указанное количество периодов включает в себя периоды расчета (SettlingPeriods) и периоды, используемые для оценки.
SettlingPeriods - Количество периодов до достижения системой устойчивого состояния1 (по умолчанию) | скаляр | векторКоличество периодов до достижения системой устойчивого состояния, указанное как одно из следующих:
Скаляр (Scalar) - используется одинаковое количество периодов настройки для всех частот.
Вектор длиной, равной длине Frequency - Для каждой частоты используется разное количество периодов расчета.
frestimate отбрасывает данные ответа, собранные в течение периодов расчета.
ApplyFilteringInFRESTIMATE - Флаг для применения частотно-селективной КИХ-фильтрации входного сигнала'on' (по умолчанию) | 'off'Флаг для применения частотно-селективной КИХ-фильтрации входного сигнала перед его оценкой с помощью frestimate, указано как одно из следующих:
'on' - Фильтрация входного сигнала. При использовании фильтрации frestimate отбрасывает данные ответа за один дополнительный период после периодов установления перед оценкой.
'off' - Не фильтруйте входной сигнал.
SimulationOrder - Порядок ввода отдельных частот входных сигналов'Sequential' (по умолчанию) | 'OneAtATime'Порядок ввода отдельных частот входных сигналов в модель Simulink ® во время моделирования:
'Sequential' — frestimate вводит одну частоту после следующей в модель в одном моделировании Simulink, используя переменное время выборки. Для использования этой опции модель должна использовать решатель с переменным шагом.
'OneAtATime' — frestimate вводит каждую частоту во время отдельного симулятора Simulink модели. Перед каждым моделированием, frestimate инициализирует модель в рабочей точке, указанной для оценки. Если у вас есть программное обеспечение Parallel Computing Toolbox™, вы можете запускать эти моделирования параллельно, чтобы ускорить оценку. Дополнительные сведения см. в разделе Ускорение оценки с помощью параллельных вычислений.
frestimate | Оценка частотной характеристики моделей Simulink |
generateTimeseries | Формирование данных временной области для входного сигнала |
frest.simCompare | Печать моделирования во временной области нелинейных и линейных моделей |
frest.simView | График модели частотной характеристики во временной и частотной областях |
getSimulationTime | Окончательное время моделирования для оценки частотной характеристики |
Создайте входной сигнал синестрима для оценки, указав частоты для сигнала. Кроме того, задайте амплитуду, количество периодов нарастания, количество периодов совпадения и общее количество периодов после нарастания.
Чтобы задать частоты, используйте вектор частот.
freqs = linspace(1,4,4);
Чтобы задать другие параметры, используйте скаляр, чтобы использовать одно и то же значение параметра для каждой частоты. Чтобы использовать различные значения для каждой частоты, используйте вектор той же длины, что и freqs. Для этого примера используйте увеличение амплитуд на каждой частоте, но сохраняйте постоянное количество периодов нарастания, количество периодов совпадения и количество периодов после нарастания.
amps = [1 1.5 1.75 2]; ramp = 2; settle = 3; pds = 5; input = frest.Sinestream('Frequency',freqs,... 'Amplitude',amps,... 'RampPeriods',ramp,... 'SettlingPeriods',settle,... 'NumPeriods',pds);
Проверьте полученный сигнал синестрима.
plot(input)
Когда сигнал синестрима охватывает широкий диапазон частот, использование одного и того же времени выборки на всех частотах может оказаться неэффективным. По этой причине frest.Sinestream по умолчанию используется фиксированное количество выборок на каждой частоте. Можно указать это число со скалярным значением или использовать вектор для предоставления различного числа выборок на каждой частоте. (Чтобы создать синестрименный сигнал с фиксированным временем выборки по всему сигналу, используйте frest.createFixedTsSinestream. Эта опция полезна, когда входная точка линеаризации для оценки находится в дискретном временном сигнале.)
Создайте синусоидальный входной сигнал со следующими характеристиками:
50 частоты, разделенные логарифмически между 10 Гц и 1000 Гц
Амплитуда 1e-3 на всех частотах
Дискретизируется с частотой, в 10 раз превышающей частоту сигнала (что означает десять выборок за период)
input = frest.Sinestream('Amplitude',1e-3,... 'Frequency',logspace(1,3,50),... 'SamplesPerPeriod',10,... 'FreqUnits','Hz');
Создание синестрименного входного сигнала на основе динамики линейной системы. Этот подход полезен при использовании оценки частотного отклика для проверки линеаризации модели.
Откройте модель Simulink.
model = 'watertank';
open_system(model)
В этом примере линеаризуйте модель в установившейся рабочей точке, чтобы получить модель состояния-пространства, которую можно использовать для инициализации сигнала синестрима.
io(1)=linio('watertank/PID Controller',1,'input'); io(2)=linio('watertank/Water-Tank System',1,'openoutput'); watertank_spec = operspec(model); opOpts = findopOptions('DisplayReport','off'); op = findop(model,watertank_spec,opOpts); sys = linearize(model,op,io);
Создайте сигнал синестрима.
input = frest.Sinestream(sys);
frest.Sinestream выбирает частоты на основе динамики системы. Он также автоматически инициализирует другие параметры синестрименного сигнала.
input
The sinestream input signal:
Frequency : [0.0015811;0.0026375;0.0043996;0.007339 ...] (rad/s)
Amplitude : 1e-05
SamplesPerPeriod : 40
NumPeriods : [4;4;4;4 ...]
RampPeriods : 0
FreqUnits (rad/s,Hz): rad/s
SettlingPeriods : [1;1;1;1 ...]
ApplyFilteringInFRESTIMATE (on/off) : on
SimulationOrder (Sequential/OneAtATime): Sequential
Изменить свойства сигнала можно с помощью точечной нотации. Например, увеличить амплитуду сигнала.
input.Amplitude = 3e-5
The sinestream input signal:
Frequency : [0.0015811;0.0026375;0.0043996;0.007339 ...] (rad/s)
Amplitude : 3e-05
SamplesPerPeriod : 40
NumPeriods : [4;4;4;4 ...]
RampPeriods : 0
FreqUnits (rad/s,Hz): rad/s
SettlingPeriods : [1;1;1;1 ...]
ApplyFilteringInFRESTIMATE (on/off) : on
SimulationOrder (Sequential/OneAtATime): Sequential
Чтобы использовать для оценки входной сигнал синестрима, на вкладке Оценка (Estimation) выберите:
Входной сигнал (Input Signal) > Синестрим (Sinestream), когда время выборки ввода-вывода является непрерывным.
Input Signal (входной сигнал) > Fixed Sample Time Sinestream (фиксированное время выборки), когда время выборки ввода-вывода дискретно.