Задать часть модели для линеаризации

Для линеаризации подсистемы, контура или блока в модели используются точки анализа. Каждая точка анализа, определенная в модели, может служить одной или нескольким из следующих целей.

Вход - программное обеспечение вводит аддитивный входной сигнал в точке анализа, например, для моделирования возмущения на входе установки.
Выход - программное обеспечение измеряет значение сигнала в точке, например, для изучения влияния возмущения на выход установки.
Размыкание контура - программное обеспечение интерпретирует разрыв потока сигнала в точке, например, для изучения реакции разомкнутого контура на входе установки.

Чтобы вычислить линейную модель для части системы, укажите входную точку линеаризации и выходную точку входного и выходного сигнала для части модели, которую требуется линеаризовать. Чтобы вычислить отклик с разомкнутым контуром, укажите отверстия контура, чтобы разорвать поток сигнала. Линейные модели MIMO также можно вычислить путем определения нескольких входных и выходных точек.

Точки анализа

С помощью программного обеспечения Simulink ® Control Design™ можно указать следующие типы точек линейного анализа. Эти точки анализа являются чистыми аннотациями и не влияют на моделирование модели.

Точка анализа Описание

Точка анализа	Описание
Входное возмущение	Задает аддитивный вход в сигнал. Для определения передаточной функции для линеаризованной системы можно использовать входное возмущение с выходным измерением или выходом с разомкнутым контуром. Например, для вычисления отклика G/( 1 + GK) в примерной системе задайте входное возмущение du и выходное измерение y, как показано.
Измерение выходного сигнала	Выполняет измерение по сигналу. Для определения передаточной функции для линеаризованной системы можно использовать выходное измерение с входным возмущением или входом с разомкнутым контуром. Например, чтобы вычислить отклик -K/( 1 + KG) в примерной системе, укажите выходную точку u измерения и входное возмущение dy, как показано.
Разрыв петли	Задает проем контура. Используйте разрыв цикла для вычисления функции передачи с разомкнутым контуром вокруг цикла. Как правило, разрывы цикла используются при наличии вложенных циклов или при необходимости игнорировать эффект некоторых циклов. В примерной системе разрыв контура останавливает поток сигнала при u. В результате передаточная функция от входного возмущения de к выходному измерению y равна 0.
Вход с разомкнутым контуром	Задает разрыв цикла, за которым следует входное возмущение. Для линеаризации установки или контроллера можно использовать вход с разомкнутым контуром с выходным измерением или выход с разомкнутым контуром. Например, для линеаризации установки в примерной системе добавьте вход с разомкнутым контуром перед G и выходное измерение y после G, как показано на рисунке. Вход с разомкнутым контуром разрывает поток сигнала при u и добавляет входное возмущение du.
Выход с разомкнутым контуром	Задает выходное измерение с последующим разрывом цикла. Для линеаризации установки или контроллера можно использовать выход с разомкнутым контуром с входным возмущением или вход с разомкнутым контуром. Например, чтобы вычислить отклик -K в примерной системе, добавьте выход с разомкнутым контуром после K и входное возмущение dy после G, как показано. Выход с разомкнутым контуром разрывает поток сигнала и добавляет выходное измерение u.
Функция передачи шлейфа	Задает выходное измерение перед разрывом контура, за которым следует входное возмущение. Чтобы вычислить функцию переноса с разомкнутым контуром вокруг контура, используйте точку анализа переноса контура. Например, для вычисления -KG в примерной системе укажите точку анализа переноса цикла, как показано на рисунке. Программное обеспечение добавляет выходное измерение u разрывает поток сигнала и добавляет входное возмущение du.
Функция чувствительности	Задает входное возмущение, за которым следует выходное измерение. Функция чувствительности измеряет, насколько сигнал чувствителен к дополнительному возмущению. Чувствительность - это измерение с замкнутым контуром. Обратная связь уменьшает чувствительность в полосе частот, где усиление разомкнутого контура больше, чем `1`. Например, чтобы вычислить чувствительность на входе завода примерной системы, добавьте точку анализа функции чувствительности, как показано на рисунке. Программное обеспечение добавляет входное возмущение du, за которым следует выходное измерение u. Функция передачи с обратной связью от du к u равна 1/( 1 + KG).
Дополнительная функция чувствительности	Задает выходное измерение, за которым следует входное возмущение. Дополнительная функция чувствительности в точке представляет собой передаточную функцию от аддитивного возмущения в точке к измерению в той же точке. В отличие от функции чувствительности, возмущение добавляется после измерения. Эта точка анализа используется для вычисления функции передачи с замкнутым контуром вокруг контура. Например, чтобы вычислить функцию переноса с обратной связью для примерной системы, добавьте дополнительную точку анализа функции чувствительности, как показано на рисунке. Программа добавляет выходное измерение u с последующим и входным возмущением du. Функция передачи с обратной связью от du к u равна -KG/( 1 + KG).

Входное возмущение

Задает аддитивный вход в сигнал.

Для определения передаточной функции для линеаризованной системы можно использовать входное возмущение с выходным измерением или выходом с разомкнутым контуром.

Например, для вычисления отклика G/( 1 + GK) в примерной системе задайте входное возмущение du и выходное измерение y, как показано.

Измерение выходного сигнала

Выполняет измерение по сигналу.

Для определения передаточной функции для линеаризованной системы можно использовать выходное измерение с входным возмущением или входом с разомкнутым контуром.

Например, чтобы вычислить отклик -K/( 1 + KG) в примерной системе, укажите выходную точку u измерения и входное возмущение dy, как показано.

Разрыв петли

Задает проем контура.

Используйте разрыв цикла для вычисления функции передачи с разомкнутым контуром вокруг цикла. Как правило, разрывы цикла используются при наличии вложенных циклов или при необходимости игнорировать эффект некоторых циклов.

В примерной системе разрыв контура останавливает поток сигнала при u. В результате передаточная функция от входного возмущения de к выходному измерению y равна 0.

Вход с разомкнутым контуром

Задает разрыв цикла, за которым следует входное возмущение.

Для линеаризации установки или контроллера можно использовать вход с разомкнутым контуром с выходным измерением или выход с разомкнутым контуром.

Например, для линеаризации установки в примерной системе добавьте вход с разомкнутым контуром перед G и выходное измерение y после G, как показано на рисунке. Вход с разомкнутым контуром разрывает поток сигнала при u и добавляет входное возмущение du.

Выход с разомкнутым контуром

Задает выходное измерение с последующим разрывом цикла.

Для линеаризации установки или контроллера можно использовать выход с разомкнутым контуром с входным возмущением или вход с разомкнутым контуром.

Например, чтобы вычислить отклик -K в примерной системе, добавьте выход с разомкнутым контуром после K и входное возмущение dy после G, как показано. Выход с разомкнутым контуром разрывает поток сигнала и добавляет выходное измерение u.

Функция передачи шлейфа

Задает выходное измерение перед разрывом контура, за которым следует входное возмущение.

Чтобы вычислить функцию переноса с разомкнутым контуром вокруг контура, используйте точку анализа переноса контура.

Например, для вычисления -KG в примерной системе укажите точку анализа переноса цикла, как показано на рисунке. Программное обеспечение добавляет выходное измерение u разрывает поток сигнала и добавляет входное возмущение du.

Функция чувствительности

Задает входное возмущение, за которым следует выходное измерение.

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

Например, чтобы вычислить чувствительность на входе завода примерной системы, добавьте точку анализа функции чувствительности, как показано на рисунке. Программное обеспечение добавляет входное возмущение du, за которым следует выходное измерение u. Функция передачи с обратной связью от du к u равна 1/( 1 + KG).

Дополнительная функция чувствительности

Задает выходное измерение, за которым следует входное возмущение.

Дополнительная функция чувствительности в точке представляет собой передаточную функцию от аддитивного возмущения в точке к измерению в той же точке. В отличие от функции чувствительности, возмущение добавляется после измерения. Эта точка анализа используется для вычисления функции передачи с замкнутым контуром вокруг контура.

Например, чтобы вычислить функцию переноса с обратной связью для примерной системы, добавьте дополнительную точку анализа функции чувствительности, как показано на рисунке. Программа добавляет выходное измерение u с последующим и входным возмущением du. Функция передачи с обратной связью от du к u равна -KG/( 1 + KG).

Открытие контуров обратной связи

Если модель содержит один или несколько контуров обратной связи, можно выбрать линеаризацию системы с разомкнутым контуром или системы с замкнутым контуром.

Чтобы удалить эффекты контура обратной связи, с помощью точек анализа можно вставить проем 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.

Правильное размещение проема контура важно для получения нужной линейной модели. Чтобы понять разницу между анализом с разомкнутым контуром и анализом с замкнутым контуром, рассмотрим следующую систему управления с одним контуром.

Предположим, что нужно линеаризовать растение P относительно точки равновесия модели.

Для линеаризации только растения необходимо открыть контур на выходе блока P. Если контур не разомкнут, линеаризованная модель между U и Y включает эффект контура обратной связи.

Петля открыта в Y?	Передаточная функция от U к Y
Да	$П (ы$ )
Нет	$\frac{P (s}{) 1 + P (s}$ ) C (s)

Петля открыта в Y?

Передаточная функция от U к Y

Да

$П (ы$ )

Нет

$\frac{P (s}{) 1 + P (s}$ ) C (s)

Размыкание контура не обязательно должно находиться в том же месте, что и входная или выходная точка линеаризации. Например, следующая система имеет размыкание контура после усиления на внешнем контуре обратной связи, что устраняет эффект этого контура от линеаризации. В результате на пути линеаризации находятся только синие блоки.

В этом примере при размещении отверстия контура в том же месте, что и точка вывода линеаризации, эффект внутреннего контура также удаляется из результата линеаризации.

Способы задания части модели для линеаризации

Существует несколько способов определения части модели, которую требуется линеаризовать, с помощью точек линейного анализа. Каждый метод имеет свои преимущества и зависит от используемого инструмента линеаризации. Дополнительные сведения о выборе инструментов линеаризации см. в разделе Выбор инструментов линеаризации.

Укажите часть модели...	Используйте этот метод, если...	Дополнительные сведения см. в разделе...
В модели Simulink	Требуется сохранить точки анализа непосредственно в модели или графически отобразить точки анализа в модели.	Задание части модели для линеаризации в модели Simulink
Использование линеаризатора модели	Требуется линеаризовать модель в интерактивном режиме с помощью линеаризатора модели без изменения модели Simulink. С помощью этого метода можно указать несколько функций переноса с разомкнутым контуром или с замкнутым контуром для модели.	Задание части модели для линеаризации в линеаризаторе модели
В командной строке с помощью `linio` команда	Требуется линеаризовать модель с помощью `linearize` команда. Используя `linio` модель Simulink не изменяется.	Задание части модели для линеаризации в командной строке
Используя `slLinearizer` интерфейс	Требуется получить несколько функций переноса с разомкнутым или замкнутым контуром из линеаризованной системы без повторной компиляции модели. Этот метод не изменяет модель Simulink.	Маркировать интересующие сигналы для линеаризации партий
Используя `slTuner` интерфейс	Требуется получить несколько функций передачи с разомкнутым или замкнутым контуром из настроенной системы управления без повторной компиляции модели. Этот метод не изменяет модель Simulink.	Маркировать интересующие сигналы для анализа и проектирования системы управления
Как определенный блок или подсистема	Требуется линеаризовать определенный блок или подсистему без определения точек анализа для всех входов и выходов блока. Этот метод не изменяет модель Simulink.	Линеаризовать растение

См. также

linearize | linio | slLinearizer | slTuner

Документация