Exponenta Banner
exponenta event banner

getSensitivity

Функция чувствительности в указанной точке с помощью slLinearizer или slTuner интерфейс

свернуть все на странице

Синтаксис

linsys = getSensitivity (s, pt)
linsys = getSensitivity (s,pt,temp_opening)
linsys = getSensitivity (___, mdl _ index)
[linsys, info] = getSensitivity (___)

Описание

пример

linsys = getSensitivity(s,pt) возвращает функцию чувствительности в указанной точке анализа для модели, связанной с slLinearizer или slTuner интерфейс, s.

Программное обеспечение обеспечивает все постоянные отверстия, указанные для s при вычислении linsys. Если вы настроили либо s.Parameters, или s.OperatingPoints, или оба, getSensitivity выполняет несколько линеаризаций и возвращает массив функций чувствительности.

пример

linsys = getSensitivity(s,pt,temp_opening) рассматривает дополнительные, временные, отверстия в точке, указанной temp_opening. Используйте проем, например, для вычисления функции чувствительности внутреннего контура с разомкнутым внешним контуром.

пример

linsys = getSensitivity(___,mdl_index) возвращает подмножество результатов пакетной линеаризации. mdl_index задает индекс интересующих линеаризаций в дополнение к любому из входных аргументов в предыдущих синтаксисах.

Этот синтаксис используется для эффективной линеаризации, если требуется получить функцию чувствительности только для подмножества результатов пакетной линеаризации.

пример

[linsys,info] = getSensitivity(___) возвращает дополнительную информацию о линеаризации.

Примеры

свернуть все

Открыть сценарий

Для ex_scd_simple_fdbk модель, получить чувствительность на входе в установку, u.

Откройте окно ex_scd_simple_fdbk модель.

mdl = 'ex_scd_simple_fdbk';
open_system(mdl);

В этой модели:

$$\begin{array}{l}
K(s) = {K_p} = 3\\
G(s) = \frac{1}{{s + 5}}.
\end{array}$$

Создание slLinearizer интерфейс для модели.

sllin = slLinearizer(mdl);

Для получения чувствительности на входе в установку, u, добавить u как точка анализа sllin.

addPoint(sllin,'u');

Получить чувствительность на входе в установку, u.

sys = getSensitivity(sllin,'u');
tf(sys)

ans =
 
  From input "u" to output "u":
  s + 5
  -----
  s + 8
 
Continuous-time transfer function.

Программное обеспечение использует вход линеаризации, duи выход линеаризации u вычислить sys.

sys является функцией переноса из du кому u, что равно.$(I+KG)^{-1}$

Открыть сценарий

Для scdcascade модель, получить чувствительность внутреннего контура на выходе G2, с разомкнутой внешней петлей.

Откройте окно scdcascade модель.

mdl = 'scdcascade';
open_system(mdl);

Создание slLinearizer интерфейс для модели.

sllin = slLinearizer(mdl);

Расчет чувствительности на выходе G2, используйте y2 сигнал в качестве точки анализа. Для устранения влияния внешнего контура разорвать внешний контур при y1m. Добавить обе эти точки в sllin.

addPoint(sllin,{'y2','y1m'});

Получить чувствительность при y2 при разомкнутом внешнем контуре.

sys = getSensitivity(sllin,'y2','y1m');

Здесь, 'y1m'третий входной аргумент задает временное размыкание внешнего контура.

Открыть сценарий

Предположим, что пакетная линеаризация scdcascade модель для нескольких передаточных функций. Для большинства линеаризаций изменяется пропорция (Kp2) и интегральное усиление (Ki2) C2 контроллер в диапазоне 10%. Для этого примера получаем чувствительность на выходе G2, с открытым внешним контуром, для максимальных значений Kp2 и Ki2.

Откройте окно scdcascade модель.

mdl = 'scdcascade';
open_system(mdl);

Создание slLinearizer интерфейс для модели.

sllin = slLinearizer(mdl);

Варьировать пропорциональное (Kp2) и интегральное усиление (Ki2) C2 контроллер в диапазоне 10%.

Kp2_range = linspace(0.9*Kp2,1.1*Kp2,3);
Ki2_range = linspace(0.9*Ki2,1.1*Ki2,5);

[Kp2_grid,Ki2_grid] = ndgrid(Kp2_range,Ki2_range);

params(1).Name = 'Kp2';
params(1).Value = Kp2_grid;

params(2).Name = 'Ki2';
params(2).Value = Ki2_grid;

sllin.Parameters = params;

Расчет чувствительности на выходе G2, используйте y2 сигнал в качестве точки анализа. Для устранения влияния внешнего контура разорвать внешний контур при y1m. Добавить обе эти точки в sllin в качестве точек анализа.

addPoint(sllin,{'y2','y1m'});

Определите индекс для максимальных значений Ki2 и Kp2.

mdl_index = params(1).Value == max(Kp2_range) & params(2).Value == max(Ki2_range);

Получить чувствительность на выходе G2 для указанной комбинации параметров.

sys = getSensitivity(sllin,'y2','y1m',mdl_index);
Открыть сценарий

Откройте модель Simulink.

mdl = 'watertank';
open_system(mdl)

Создайте набор опций линеаризации и задайте StoreOffsets вариант.

opt = linearizeOptions('StoreOffsets',true);

Создать slLinearizer интерфейс.

sllin = slLinearizer(mdl,opt);

Добавьте точку анализа в выходном порту резервуара.

addPoint(sllin,'watertank/Water-Tank System');

Вычислите функцию чувствительности в точке анализа и получите соответствующие смещения линеаризации.

[sys,info] = getSensitivity(sllin,'watertank/Water-Tank System');

Просмотр смещений.

info.Offsets

ans = 

  struct with fields:

             x: [2x1 double]
            dx: [2x1 double]
             u: 1
             y: 1
     StateName: {2x1 cell}
     InputName: {'watertank/Water-Tank System'}
    OutputName: {'watertank/Water-Tank System'}
            Ts: 0

Входные аргументы

свернуть все

Интерфейс с моделью Simulink, указанной как slLinearizer интерфейс или slTuner интерфейс.

Имя сигнала точки анализа, указанное как:

  • Символьный вектор или строка - имя сигнала точки анализа.

    Для определения имени сигнала, связанного с точкой анализа, введите s. Программа отображает содержимое s в окне команд MATLAB ®, включая имена сигналов точек анализа, имена блоков и номера портов. Предположим, что точка анализа имеет не имя сигнала, а только имя блока и номер порта. Можно указатьpt в качестве имени блока. Использование точки, отсутствующей в списке точек анализа для s, сначала добавьте точку, используя addPoint.

    Можно указать pt как однозначно совпадающая часть полного имени сигнала или имени блока. Предположим, что полное имя сигнала точки анализа равно 'LoadTorque'. Можно указать pt как 'Torque' до тех пор, пока 'Torque' не является частью имени сигнала для любой другой точки анализа s.

    Например, pt = 'y1m'.

  • Массив ячеек символьных векторов или строкового массива - указывает несколько имен точек анализа. Например, pt = {'y1m','y2m'}.

Вычислять linsys, программное обеспечение добавляет вход линеаризации, за которым следует выход линеаризации на pt.

Рассмотрим следующую модель:

Определить pt как 'u':

Вычисляет программное обеспечение linsys как передаточная функция от du кому u.

При указании pt как множественные сигналы, например pt = {'u','y'}, программное обеспечение добавляет вход линеаризации, за которым следует выход линеаризации в каждой точке.

du и dy являются входами линеаризации, и, u и y являются выходами линеаризации. Вычисляет программное обеспечение linsys как передаточная функция MIMO с передаточной функцией от каждого входа линеаризации к каждому выходу линеаризации.

Имя временного сигнала открытия, указанное как:

  • Символьный вектор или строка - имя сигнала точки анализа.

    temp_opening необходимо указать точку анализа, которая находится в списке точек анализа для s. Для определения имени сигнала, связанного с точкой анализа, введите s. Программа отображает содержимое s в окне команд MATLAB, включая имена сигналов точек анализа, имена блоков и номера портов. Предположим, что точка анализа имеет не имя сигнала, а только имя блока и номер порта. Можно указать temp_opening в качестве имени блока. Использование точки, отсутствующей в списке точек анализа для s, сначала добавьте точку, используя addPoint.

    Можно указать temp_opening как однозначно совпадающая часть полного имени сигнала или имени блока. Предположим, что полное имя сигнала точки анализа равно 'LoadTorque'. Можно указать temp_opening как 'Torque' до тех пор, пока 'Torque' не является частью имени сигнала для любой другой точки анализа s.

    Например, temp_opening = 'y1m'.

  • Массив ячеек символьных векторов или строкового массива - указывает несколько имен точек анализа. Например, temp_opening = {'y1m','y2m'}.

Индекс для интересующих линеаризаций, указанный как:

  • Массив логических значений - индекс логического массива интересующих линеаризаций. Предположим, что вы изменяете два параметра, par1 и par2и хотите извлечь линеаризацию для комбинации par1 > 0.5 и par2 <= 5. Использовать:

    params = s.Parameters;
mdl_index = params(1).Value>0.5 & params(2).Value <= 5;

    Выражение params(1).Value>0.5 & params(2).Value<5 использует логическое индексирование и возвращает логический массив. Этот логический массив имеет тот же размер, что и params(1).Value и params(2).Value. Каждая запись содержит логическую оценку выражения для соответствующих записей в params(1).Value и params(2).Value.

  • Вектор положительных целых чисел - Линейный индекс интересующих линеаризаций. Предположим, что вы изменяете два параметра, par1 и par2и хотите извлечь линеаризацию для комбинации par1 > 0.5 и par2 <= 5. Использовать:

    params = s.Parameters;
mdl_index = find(params(1).Value>0.5 & params(2).Value <= 5);

    Выражение params(1).Value>0.5 & params(2).Value<5 возвращает логический массив. find возвращает линейный индекс каждой записи true в логическом массиве

Выходные аргументы

свернуть все

Функция чувствительности, возвращенная следующим образом:

  • Если вы не настроили s.Parameters и s.OperatingPoints, программное обеспечение рассчитывает linsys с использованием значений параметров модели по умолчанию. Программа использует исходные условия модели в качестве рабочей точки линеаризации. linsys возвращается как модель пространства состояний.

  • Если настроено s.Parameters только программа вычисляет линеаризацию для каждой точки сетки параметров. linsys возвращается в виде массива модели state-space того же размера, что и сетка параметров.

  • Если настроено s.OperatingPoints только программа вычисляет линеаризацию для каждой указанной рабочей точки. linsys возвращается как массив модели с пространством состояний того же размера, что и s.OperatingPoints.

  • Если настроено s.Parameters и указанных s.OperatingPoints в качестве одной рабочей точки программа вычисляет линеаризацию для каждой точки сетки параметров. Программа использует указанную рабочую точку в качестве рабочей точки линеаризации. linsys возвращается в виде массива модели state-space того же размера, что и сетка параметров.

  • Если настроено s.Parameters и указанных s.OperatingPoints в качестве множества объектов рабочих точек программа вычисляет линеаризацию для каждой точки сетки параметров. Программное обеспечение требует, чтобы s.OperatingPoints имеет тот же размер, что и сетка параметров, указанная s.Parameters. Программное обеспечение вычисляет каждую линеаризацию с использованием соответствующих рабочих точек и точек сетки параметров. linsys возвращается в виде массива модели state-space того же размера, что и сетка параметров.

  • Если настроено s.Parameters и указанных s.OperatingPoints В качестве нескольких моментов времени снимка моделирования программа моделирует и линеаризует модель для каждой комбинации времени снимка и точки сетки параметров. Предположим, что задана сетка параметров размера p и N время снимка. linsys возвращается как массив модели с пространством состояний размера Nоколо-p.

Информация о линеаризации, возвращенная в виде структуры со следующими полями:

Смещения линеаризации, возвращенные как [] если s.Options.StoreOffsets является false. В противном случае Offsets возвращается как одно из следующих значений:

  • Если linsys является единой моделью состояния-пространства, то Offsets - структура.

  • Если linsys является массивом моделей состояния-пространства, то Offsets является массивом структуры с теми же размерами, что и linsys.

Каждая структура смещения имеет следующие поля:

ОбластьОписание
xСмещения состояний, используемые для линеаризации, возвращаемые в виде вектора столбца длиной nx, где nx - количество состояний в linsys.
yВыходные смещения, используемые для линеаризации, возвращаемые в виде вектора столбца длиной ny, где ny - количество выходов в linsys.
uВходные смещения, используемые для линеаризации, возвращаемые в виде вектора столбца длиной nu, где nu - количество входов в linsys.
dxПроизводные смещения для непрерывных временных систем или обновленные значения состояния для дискретных временных систем, возвращаемые в виде вектора столбца длиной nx.
StateNameИмена состояний, возвращаемые в виде массива ячеек, содержащего элементы nx, соответствующие именам в linsys.StateName.
InputNameВходные имена, возвращаемые как массив ячеек, содержащий элементы nu, соответствующие именам в linsys.InputName.
OutputNameВыходные имена, возвращаемые как массив ячеек, содержащий ny элементов, соответствующих именам в linsys.OutputName.
TsВремя выборки линеаризованной системы, возвращаемое как скаляр, соответствующий времени выборки в linsys.Ts. Для систем непрерывного времени, Ts является 0.

Если Offsets является структурным массивом, можно сконфигурировать системный блок LPV с помощью смещений. Для этого сначала преобразуйте их в требуемый формат с помощью getOffsetsForLPV. Пример см. в разделе Аппроксимация нелинейного поведения с использованием массива систем LTI.

Диагностическая информация линеаризации, возвращенная как [] если s.Options.StoreAdvisor является false. В противном случае Advisor возвращается как одно из следующих значений:

  • Если linsys - единая модель состояния-пространства, Advisor является LinearizationAdvisor объект.

  • Если linsys - массив моделей состояния-пространства, Advisor является массивом LinearizationAdvisor объекты с теми же размерами, что и linsys.

LinearizationAdvisor объекты сохраняют диагностическую информацию линеаризации для отдельных линеаризованных блоков. Пример устранения неполадок в результатах линеаризации с использованием LinearizationAdvisor см. раздел Устранение неполадок в результатах линеаризации в командной строке.

Подробнее

свернуть все

Функция чувствительности

Функция чувствительности, также называемая просто чувствительностью, измеряет, насколько чувствителен сигнал к добавленному возмущению. Чувствительность - это измерение с замкнутым контуром. Обратная связь уменьшает чувствительность в полосе частот, где усиление разомкнутого контура больше, чем 1.

Чтобы вычислить чувствительность в точке анализа, xпрограммное обеспечение вводит сигнал возмущения, dx, в данный момент. Затем программное обеспечение вычисляет передаточную функцию из dx кому x, что равно функции чувствительности при x.

Точка анализа в модели SimulinkКак getSensitivity Интерпретирует точку анализаФункция чувствительности

Функция переноса из dx кому x

Например, рассмотрим следующую модель, в которой вычисляется функция чувствительности в u:

Здесь программное обеспечение вводит сигнал возмущения (du) на u. Чувствительность при u, Su, является функцией переноса из du кому u. Программное обеспечение вычисляет Su следующим образом:

u=du−KGu→ (I + KG) u=du→u= (I + KG) −1︸Sudu.

Здесь я являюсь единичной матрицей того же размера, что и KG.

Аналогично, для вычисления чувствительности в y, программное обеспечение вводит сигнал возмущения (dy) на y. Программное обеспечение вычисляет функцию чувствительности как передаточную функцию из dy кому y. Эта передаточная функция равна (I + GK) -1, где I - единичная матрица того же размера, что и GK.

При вычислении функции передачи чувствительности программа не изменяет модель Simulink.

Точка анализа

Точки анализа, используемые slLinearizer и slTuner определение местоположений в модели, релевантных для линейного анализа и настройки системы управления. Точки анализа используются в качестве входных данных для команд линеаризации, таких как getIOTransfer, getLoopTransfer, getSensitivity, и getCompSensitivity. В качестве входных данных для команд линеаризации точки анализа могут задавать любую функцию переноса с разомкнутым контуром или с замкнутым контуром в модели. Точки анализа можно также использовать для задания требований к конструкции при настройке систем управления с помощью таких команд, как systune.

Местоположение относится к конкретному выходному порту блока в модели или к элементу шины в таком выходном порту. Для удобства можно использовать имя сигнала, исходящего из этого порта, для ссылки на точку анализа.

Можно добавить точки анализа в slLinearizer или slTuner интерфейс, s, при создании интерфейса. Например:

s = slLinearizer('scdcascade',{'u1','y1'});

Кроме того, можно использовать addPoint команда.

Просмотр всех точек анализа s, тип s в командной строке для отображения содержимого интерфейса. Для каждой точки анализа s, дисплей включает в себя имя блока и номер порта, а также имя сигнала, который инициируется в этот момент. Можно также программно получить список всех точек анализа с помощью getPoints.

Дополнительные сведения об использовании точек анализа см. в разделах Маркировка интересующих сигналов для анализа и проектирования системы управления и Маркировка интересующих сигналов для линеаризации партий.

Постоянные отверстия

Постоянные отверстия, используемые slLinearizer и slTuner определите местоположения в модели, где программное обеспечение разрывает поток сигналов. Программное обеспечение обеспечивает эти отверстия для линеаризации и настройки. Используйте постоянные проемы для изоляции определенного компонента модели. Предположим, что имеется масштабная модель, отражающая динамику самолета, и требуется выполнить линейный анализ только на корпусе самолета. Постоянные проемы можно использовать для исключения всех других компонентов модели. Другим примером является случай, когда в модели имеются каскадные циклы и требуется проанализировать определенный цикл.

Местоположение относится к определенному выходному порту блока в модели. Для удобства можно использовать имя сигнала, исходящего из этого порта, для ссылки на открытие.

Можно добавить постоянные проемы в slLinearizer или slTuner интерфейс, s, при создании интерфейса или с помощью addOpening команда. Чтобы удалить расположение из списка постоянных проемов, используйте removeOpening команда.

Просмотр всех проемов s, тип s в командной строке для отображения содержимого интерфейса. Для каждого постоянного открытия s, дисплей включает в себя имя блока и номер порта, а также имя сигнала, который инициируется в этом местоположении. Можно также программно получить список всех постоянных проемов контура с помощью getOpenings.

См. также

| | | | | |

Темы

Представлен в R2013b

Проектная документация по управлению Simulink

Поддержка