Отклик системы управления по разомкнутому контуру - это комбинированный отклик установки и контроллера, исключающий эффект контура обратной связи. Например, на следующей блок-схеме показана одноконтурная система управления.
Если контроллер, C (ы) и установка P (ы) являются линейными, соответствующей функцией передачи с разомкнутым контуром является C (ы) P (ы).
Чтобы устранить эффекты контура обратной связи, вставьте точку анализа размыкания контура без разрыва сигнальной линии вручную. Ручное удаление сигнала обратной связи из нелинейной модели изменяет рабочую точку модели и создает другую линеаризованную модель. Дополнительные сведения см. в разделе Как программное обеспечение обрабатывает петлевые проемы.
Если проем контура не вставлен, результирующая линейная модель включает эффекты контура обратной связи.
Чтобы задать проем контура для этого примера, можно использовать одну из следующих точек анализа.
| Точка анализа | Описание | Для вычисления C (s) P (s) |
|---|---|---|
 Вход с разомкнутым контуром | Задает размыкание контура, за которым следует входное возмущение. | Укажите вход с разомкнутым контуром на входе контроллера и измерение выхода на выходе установки.
|
 Выход с разомкнутым контуром | Задает выходное измерение с последующим разрывом цикла. | Укажите выход с разомкнутым контуром на выходе установки и входное возмущение на входе контроллера.
|
Для некоторых систем нельзя указать проем контура в том же месте, что и входная или выходная точка линеаризации. Например, чтобы открыть внешний контур в следующей системе, точка открытия контура добавляется к пути обратной связи с помощью точки анализа разрыва контура. 
В результате на пути линеаризации находятся только синие блоки.
Размещение отверстия контура в том же месте, что и входной или выходной сигнал, также устранит эффект внутреннего контура от результата линеаризации.
Точки анализа можно указать непосредственно в модели Simulink ®, в линеаризаторе модели или в командной строке. Дополнительные сведения о различных типах точек анализа и их определении см. в разделе Указание части модели для линеаризации.
В этом примере показано, как вычислить линейную модель комбинированной системы контроллер-установка без влияния сигнала обратной связи. Можно проанализировать полученную линейную модель, используя, например, график Бода.
Откройте модель Simulink.
sys = 'watertank';
open_system(sys)
Блок Water-Tank System представляет установку в этой системе управления и содержит все нелинейности системы.
В окне Модель симуляции (Simulink model) укажите часть модели для линеаризации. В этом примере задайте размыкание контура с помощью точки анализа вывода с разомкнутым контуром.
Откройте вкладку Линеаризация (Linearization). Для этого в галерее «Приложения» щелкните Диспетчер линеаризации.
Чтобы указать точку анализа для сигнала, щелкните сигнал в модели. Затем на вкладке Линеаризация (Linearization) в галерее Вставить точки анализа (Insert Analysis Points) выберите тип точки анализа.
Сконфигурируйте входной сигнал блока контроллера PID как входное возмущение.
Сконфигурируйте выходной сигнал блока системы резервуаров воды как выход с разомкнутым контуром.
В модели появляются аннотации, указывающие, какие сигналы обозначены как точки анализа.
Совет
Если не требуется вносить изменения в модель Simulink, можно указать точки анализа в линеаризаторе модели. Дополнительные сведения см. в разделе Задание части модели для линеаризации в линеаризаторе модели.
Откройте линеаризатор модели. В окне Модель Simulink в галерее Приложения щелкните Линеаризатор модели.
По умолчанию точки анализа, указанные в модели, выбираются для линеаризации, как показано в выпадающем списке Операции ввода-вывода анализа (Analysis I/OS).
Для линеаризации модели с использованием заданных точек анализа и создания графика Бода линеаризованной модели щелкните
Моде (Bode).
По умолчанию линеаризатор модели линеаризует модель в начальных условиях модели, как показано в выпадающем списке Рабочая точка (Operating Point). Примеры линеаризации модели в другой рабочей точке см. в разделах Линеаризация в усеченной рабочей точке и Линеаризация в имитационном снимке.
Совет
Чтобы создать типы ответов, отличные от графика Боде, нажмите соответствующую кнопку в галерее графиков.
Чтобы просмотреть минимальные поля устойчивости для модели, щелкните правой кнопкой мыши график Моде (Bode) и выберите Характеристики (Characteristics) > Минимальные поля устойчивости (Minimum Stability Margins).
На графике Bode отображается маркер границы фазы. Для отображения всплывающей подсказки, содержащей значение поля фазы, щелкните маркер.
Для этой системы запас по фазе составляет 90 градусов при частоте пересечения 0,4 рад/с.
В этом примере показано, как вычислить линейную модель комбинированной системы контроллер-установка без влияния сигнала обратной связи. Можно проанализировать полученную линейную модель, используя, например, график Бода.
Откройте модель Simulink.
sys = 'watertank';
open_system(sys)
Укажите часть модели для линеаризации путем создания массива точек анализа с помощью linio команда:
Точка ввода с разомкнутым контуром на входе блока PID Controller. Этот сигнал поступает на выход блока Sum1.
Измерение выходного сигнала на выходе блока системы водоемов.
io(1) = linio('watertank/Sum1',1,'openinput'); io(2) = linio('watertank/Water-Tank System',1,'output');
Точка анализа ввода с разомкнутым контуром включает в себя размыкание контура, которое разрывает поток сигнала и устраняет эффекты контура обратной связи.
Линеаризация модели в рабочей точке модели по умолчанию с помощью linearize команда.
linsys = linearize(sys,io);
linsys является линеаризованной функцией передачи с разомкнутым контуром системы. Теперь можно анализировать отклик, например, выводя его частотную характеристику на график и просматривая поля усиления и фазы.
margin(linsys)
Для этой системы запас усиления бесконечен, а запас фазы составляет 90 градусов при частоте пересечения 0,4 рад/с.
linearize | Линеаризатор модели