Пакет: TuningGoal
Ограничение минимального усиления цикла для настройки системы управления
Используйте TuningGoal.MinLoopGain
объект для обеспечения минимального коэффициента усиления цикла в конкретной полосе частот. Используйте эту цель настройки с командами настройки системы управления, такими как systune
или looptune
.
Эта цель настройки накладывает минимальный коэффициент усиления на частотную характеристику без разомкнутого контура (L) в заданном месте в вашей системе управления. Вы задаете минимальный коэффициент усиления без разомкнутого контура как функцию от частоты (минимальное gain profile). Для циклов обратной связи MIMO указанный профиль усиления интерпретируется как нижняя граница наименьшего сингулярного значения L.
Когда вы настраиваете систему управления, профиль минимального усиления преобразуется в ограничение минимального усиления на обратной функции чувствительности, inv (S) = (I + L).
Следующий рисунок показывает типичный заданный профиль минимального усиления (штриховая линия) и полученный настроенный коэффициент усиления цикла, L (синяя линия). Затененная область представляет значения профиля усиления, которые запрещены этой целью настройки. Рисунок показывает, что, когда L намного больше 1, наложение минимального усиления на inv (S) является хорошим прокси для минимального коэффициента усиления без разомкнутого контура.
TuningGoal.MinLoopGain
и TuningGoal.MaxLoopGain
задавать только ограничения с низким или высоким усилением в определенных полосах. Когда вы используете эти цели настройки, systune
и looptune
определите лучшую форму цикла рядом с перекрестием. Когда форма цикла около перекрестия проста или хорошо понятна (например, интегральное действие), можно использовать TuningGoal.LoopShape
чтобы задать целевой цикл форму.
создает цель настройки для увеличения усиления цикла обратной связи SISO или MIMO. Цель настройки задает, что разомкнутая частотная характеристика (L), измеренная в заданных местах, превышает минимальный профиль усиления, заданный как Req
= TuningGoal.MinLoopGain(location
,loopgain
)loopgain
.
Можно задать профиль минимального усиления как плавную передаточную функцию или нарисовать кусочно- ошибку профиль с помощью frd
модель или makeweight
(Robust Control Toolbox). Принудительно применяются только значения усиления, больше 1.
Для циклов обратной связи MIMO указанный профиль усиления интерпретируется как нижняя граница наименьшего сингулярного значения L.
задает профиль минимального усиления формы Req
= TuningGoal.MinLoopGain(location
,fmin
,gmin
)loopgain = K/s
(интегральное действие). Программное обеспечение выбирает K
таким образом, чтобы значение усиления gmin
на заданной частоте, fmin
.
|
Положение, в котором ограничен максимальный коэффициент усиления без разомкнутого контура, заданное как вектор символов или массив ячеек из векторов символов, которые идентифицируют одно или несколько местоположений в системе управления для настройки. Какие места открытия цикла доступны, зависит от того, какую систему вы настраиваете:
Если |
|
Минимальное усиление разомкнутого контура как функция от частоты. Можно задать loopgain = frd([100 100 10],[0 1e-1 1]); Когда вы используете Принудительно применяются только значения усиления больше 1. Для контуров обратной связи с несколькими входами, несколькими выходами (MIMO), профиль усиления интерпретируется как нижняя граница наименьшего сингулярного значения L Если вы настраиваете в дискретном времени (то есть используя a |
|
Частота минимального Используйте этот аргумент, чтобы задать профиль минимального усиления формы |
|
Значение минимального усиления, происходящего в Используйте этот аргумент, чтобы задать профиль минимального усиления формы |
|
Минимальный коэффициент усиления разомкнутого контура как функция от частоты, заданный как SISO Программа автоматически отображает входной параметр Использование |
|
Частота полосы в которой применяется цель настройки, задается как вектор-строка формы Установите Req.Focus = [1,100]; По умолчанию: |
|
Требование устойчивости по динамике замкнутого контура, заданное как 1 ( Когда По умолчанию: 1 ( |
|
Переключение для автоматического масштабирования сигналов цикла, заданное как В мультицикл или системы управления MIMO каналы обратной связи автоматически перерассчитываются, чтобы выровнять off-диагональные условия в передаточной функции разомкнутого контура (условия циклического взаимодействия). Задайте По умолчанию: |
|
Расположение, в котором ограничен минимальный коэффициент усиления цикла, задается как массив ячеек из векторов символов, которые идентифицируют одну или несколько точек анализа в системе управления, чтобы настроить. Для примера, если Значение |
|
Модели, к которым применяется цель настройки, заданные как вектор индексов. Используйте Req.Models = 2:4; Когда По умолчанию: |
|
Циклы обратной связи для открытия при оценке цели настройки, заданные как массив ячеек из векторов символов, которые идентифицируют местоположения открытия цикла. Цель настройки оценивается относительно строения разомкнутого контура, созданной открытием циклов обратной связи в идентифицируемых вами местах. Если вы используете цель настройки, чтобы настроить модель Simulink системы управления, то Если вы используете цель настройки, чтобы настроить обобщенное пространство состояний ( Для примера, если По умолчанию: |
|
Имя цели настройки, заданное как вектор символов. Для примера, если Req.Name = 'LoopReq'; По умолчанию: |
Эта цель настройки накладывает неявное ограничение устойчивости на функцию чувствительности с обратной связью, измеренную в Location
, оцениваемый с циклами, открытыми в точках, идентифицированных в Openings
. Динамика, на которую влияет это неявное ограничение, является stabilized dynamics для этой цели настройки. The MinDecay
и MaxRadius
опции systuneOptions
управляйте границами этой неявно ограниченной динамики. Если оптимизация не соответствует границам по умолчанию или если границы по умолчанию конфликтуют с другими требованиями, используйте systuneOptions
для изменения этих значений по умолчанию.
Когда вы настраиваете систему управления, используя TuningGoal
программное обеспечение преобразует цель настройки в нормированное скалярное значение f (x). Здесь x является вектором свободных (настраиваемых) параметров в системе управления. Затем программа настраивает значения параметров, чтобы минимизировать f (x) или привести f (x) ниже 1, если цель настройки является жестким ограничением.
Для TuningGoal.MinLoopGain
, f (x) определяется:
Здесь D является диагональным масштабированием (для циклов MIMO). S является функцией чувствительности в Location
. WS является функцией взвешивания частот, выведенной из минимального профиля усиления цикла, MinGain
. Коэффициент усиления этой функции примерно совпадает с MaxGain
для значений в диапазоне от -20 дБ до 60 дБ. По числовым причинам уровни взвешивающей функции выключаются вне этой области значений, если заданный профиль усиления не изменяет наклон вне этой области значений. Эта корректировка называется regularization. Потому что полюса WS близки к s = 0 или s = Inf
может привести к плохому числовому обусловлению systune
задача оптимизации, не рекомендуется задавать профили усиления с очень низкочастотной или очень высокочастотной динамикой.
Для получения WS используйте:
WS = getWeight(Req,Ts)
где Req
является целью настройки, и Ts
- шаг расчета, в который вы настраиваете (Ts = 0
на непрерывное время). Для получения дополнительной информации о регуляризации и ее эффектах смотрите Визуализация целей настройки.
Несмотря на то, что S является передаточной функцией с обратной связью, ведение f (x) < 1 эквивалентно применению нижней границы передаточной функции с разомкнутым контуром, L, в полосе, где коэффициент усиления L больше 1. Чтобы увидеть, почему, обратите внимание, что S = 1/( 1 + L). Для циклов SISO, когда | L |>> 1, | S | ≈ 1 / | L |. Поэтому применение требования минимального усиления без разомкнутого контура, |<reservedrangesplaceholder6>| > |<reservedrangesplaceholder5>|, примерно эквивалентно применению |<reservedrangesplaceholder4>| < 1. Для циклов MIMO применяются аналогичные аргументы с ||<reservedrangesplaceholder3>|| ≈ 1/ σ мин (L), где σ мин является наименьшим сингулярным значением.
Для примера, иллюстрирующего ограничение на S, смотрите Минимальное усиление цикла как Ограничение на Функцию Чувствительности.
evalGoal
| looptune
| sigma
| systune
| TuningGoal.Gain
| TuningGoal.LoopShape
| TuningGoal.Margins
| TuningGoal.MaxLoopGain
| viewGoal
| looptune (for slTuner)
(Simulink Control Design) | slTuner
(Simulink Control Design) | systune
(for slTuner)
(Simulink Control Design)