TuningGoal.Passivity class

Пакет: TuningGoal

Ограничение пассивности для настройки системы управления

Описание

Система passive, если все ее вводы-выводы траектории (u (t), y (t)) удовлетворяют:

$\int_{0}^{T} y {(t)}^{T} u (t) d t > 0,$

для всех T > 0. Эквивалентно, система пассивна, если ее частотная характеристика положительная действительная, что означает, что для всех ω > 0,

$G (j ω) + G {(j ω)}^{H} > 0$

Использование TuningGoal.Passivity для обеспечения пассивности отклика между заданными входами и выходами, при использовании команды настройки системы управления, такой как systune. Можно также использовать TuningGoal.Passivity для обеспечения определенного избытка или нехватки пассивности (см. getPassiveIndex).

Конструкция

Req = TuningGoal.Passivity(inputname,outputname) создает цель настройки для обеспечения пассивности отклика от заданных входов к заданным выходам.

Req = TuningGoal.Passivity(inputname,outputname,nu,rho) создает цель настройки для принудительного применения:

$\int_{0}^{T} y {(t)}^{T} u (t) d t > ν \int_{0}^{T} u {(t)}^{T} u (t) d t + ρ \int_{0}^{T} y {(t)}^{T} y (t) d t,$

для всех T > 0. Эта цель настройки обеспечивает избыточную пассивность на входах или выходах при nu > 0 или rho > 0, соответственно. Цель настройки допускает дефицит входа пассивности при nu < 0. Посмотрите getPassiveIndex для получения дополнительной информации об этих индексах.

Входные параметры

`inputname`	Входные сигналы для цели настройки, заданные как вектор символов или, для целей настройки с несколькими входами, массив ячеек из векторов символов. Если вы используете цель настройки, чтобы настроить Simulink^® модель системы управления, затем `inputname` может включать: Любой вход модели. Любая точка линейного анализа, отмеченная в модели. Любая точка линейного анализа в `slTuner` (Simulink Control Design) интерфейс, сопоставленный с моделью Simulink. Использовать `addPoint` (Simulink Control Design), чтобы добавить точки анализа к `slTuner` интерфейс. Использовать `getPoints` (Simulink Control Design), чтобы получить список точек анализа, доступных в `slTuner` интерфейс с вашей моделью. Например, предположим, что `slTuner` интерфейс содержит точки анализа `u1` и `u2`. Использование `'u1'` обозначить эту точку как входной сигнал при создании целей настройки. Использование `{'u1','u2'}` для обозначения двухканального входа. Если вы используете цель настройки, чтобы настроить обобщенное пространство состояний (`genss`) модель системы управления, затем `inputname` может включать: Любой вход `genss` модель Любой `AnalysisPoint` местоположение в системной модели управления Для примера, если вы настраиваете системную модель управления, `T`, затем `inputname` может быть любым входным именем в `T.InputName`. Кроме того, если `T` содержит `AnalysisPoint` блок с именем местоположение `AP_u`, затем `inputname` может включать `'AP_u'`. Использовать `getPoints` чтобы получить список точек анализа, доступных в `genss` модель. Если `inputname` является `AnalysisPoint` местоположение обобщенной модели, входной сигнал для цели настройки является подразумеваемым входом, сопоставленным со `AnalysisPoint` блок: Для получения дополнительной информации о точках анализа в системных моделях управления, см. «Маркируйте интересующие сигналы» для анализа и проекта систем управления.
`outputname`	Выходные сигналы для цели настройки, заданные как вектор символов или, для целей настройки с несколькими выходами, массив ячеек из векторов символов. Если вы используете цель настройки, чтобы настроить модель Simulink системы управления, то `outputname` может включать: Любая модель выхода. Любая точка линейного анализа, отмеченная в модели. Любая точка линейного анализа в `slTuner` (Simulink Control Design) интерфейс, сопоставленный с моделью Simulink. Использовать `addPoint` (Simulink Control Design), чтобы добавить точки анализа к `slTuner` интерфейс. Использовать `getPoints` (Simulink Control Design), чтобы получить список точек анализа, доступных в `slTuner` интерфейс с вашей моделью. Например, предположим, что `slTuner` интерфейс содержит точки анализа `y1` и `y2`. Использование `'y1'` обозначить эту точку как выход сигнал при создании целей настройки. Использование `{'y1','y2'}` для обозначения двухканального выхода. Если вы используете цель настройки, чтобы настроить обобщенное пространство состояний (`genss`) модель системы управления, затем `outputname` может включать: Любой выход `genss` модель Любой `AnalysisPoint` местоположение в системной модели управления Для примера, если вы настраиваете системную модель управления, `T`, затем `outputname` может быть любым выходным именем в `T.OutputName`. Кроме того, если `T` содержит `AnalysisPoint` блок с именем местоположение `AP_u`, затем `outputname` может включать `'AP_u'`. Использовать `getPoints` чтобы получить список точек анализа, доступных в `genss` модель. Если `outputname` является `AnalysisPoint` местоположение обобщенной модели, выходной сигнал для цели настройки является подразумеваемым выходом, сопоставленным со `AnalysisPoint` блок: Для получения дополнительной информации о точках анализа в системных моделях управления, см. «Маркируйте интересующие сигналы» для анализа и проекта систем управления.
`nu`	Целевая пассивность на входах, перечисленных в `inputname`, заданный как скалярное значение. Входной индекс пассивности определяется как самое большое значение ν, для которого: $\int_{0}^{T} y {(t)}^{T} u (t) d t > ν \int_{0}^{T} u {(t)}^{T} u (t) d t,$ для всех T > 0. Эквивалентно, `nu` - самый большой ν, для которого: $G (j ω) + G {(j ω)}^{H} > 2 ν I$ Когда вы устанавливаете цель `nu` в `TuningGoal.Passivity` цель, программное обеспечение настройки: Гарантирует, что заданный ответ является входным строго пассивным при `nu` > 0. Величина `nu` устанавливает необходимый избыток пассивности. Позволяет, чтобы реакция не входила строго пассивно, когда `nu` < 0. Величина `nu` устанавливает допустимый дефицит пассивности. По умолчанию: 0
`rho`	Целевая пассивность на выходах, перечисленных в `outputname`, заданный как скалярное значение. Индекс пассивности выхода определяется как самое большое значение ρ, для которого: $\int_{0}^{T} y {(t)}^{T} u (t) d t > ρ \int_{0}^{T} y {(t)}^{T} y (t) d t,$ для всех T > 0. Когда вы устанавливаете цель `rho` в `TuningGoal.Passivity` цель, программное обеспечение настройки: Гарантирует, что заданный ответ выводится строго пассивно при `rho` > 0. Величина `rho` устанавливает необходимый избыток пассивности. Позволяет, чтобы ответ не выводился строго пассивно, когда `rho` < 0. Величина `rho` устанавливает допустимый дефицит пассивности. По умолчанию: 0

Свойства

`IPX`	Целевая пассивность на входах, сохраненная в виде скалярного значения. Это значение задает необходимую величину пассивности на входах, перечисленных в `inputname`. Начальное значение этого свойства задается входным параметром `nu` когда вы создаете `TuningGoal.Passivity` цель. По умолчанию: 0
`OPX`	Целевая пассивность на выходах, сохраненная в виде скалярного значения. Это значение задает необходимую величину пассивности на выходах, перечисленных в `outputname` Начальное значение этого свойства задается входным параметром `rho` когда вы создаете `TuningGoal.Passivity` цель. По умолчанию: 0
`Focus`	Частота полосы в которой применяется цель настройки, задается как вектор-строка формы `[min,max]`. Установите `Focus` свойство для ограничения применения цели настройки к конкретной полосе частот. Выразите это значение в частотных модулях системной модели управления, которую вы настраиваете (рад/ `TimeUnit`). Например, предположим `Req` - цель настройки, которую вы хотите применить только между 1 и 100 рад/с. Чтобы ограничить цель настройки этой полосой, используйте следующую команду: Req.Focus = [1,100]; По умолчанию: `[0,Inf]` на непрерывное время; `[0,pi/Ts]` для дискретного времени, где `Ts` является моделью шага расчета.
`Input`	Имена входных сигналов, заданные как массив ячеек из векторов символов. Имена входного сигнала задают входные местоположения для определения пассивности, первоначально заполненные `inputname` аргумент.
`Output`	Выходы сигнала, заданные как массив ячеек из векторов символов. Имена выходного сигнала задают выходные местоположения для определения пассивности, первоначально заполненные `outputname` аргумент.
`Models`	Модели, к которым применяется цель настройки, заданные как вектор индексов. Используйте `Models` свойство при настройке массива системных моделей управления с `systune`, чтобы применить цель настройки для подмножества моделей в массиве. Например, предположим, что вы хотите применить цель настройки, `Req`, ко второй, третьей и четвертой моделям в массиве моделей перешли к `systune`. Чтобы ограничить применение цели настройки, используйте следующую команду: Req.Models = 2:4; Когда `Models = NaN`, цель настройки применяется ко всем моделям. По умолчанию: `NaN`
`Openings`	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 `Openings` может включать любую линейную точку анализа, отмеченную в модели, или любую линейную точку анализа в `slTuner` (Simulink Control Design) интерфейс, сопоставленный с моделью Simulink. Использовать `addPoint` (Simulink Control Design), чтобы добавить точки анализа и открытия цикла к `slTuner` интерфейс. Использовать `getPoints` (Simulink Control Design), чтобы получить список точек анализа, доступных в `slTuner` интерфейс с вашей моделью. Если вы используете цель настройки, чтобы настроить обобщенное пространство состояний (`genss`) модель системы управления, затем `Openings` может включать в себя любой `AnalysisPoint` местоположение в системной модели управления. Использовать `getPoints` чтобы получить список точек анализа, доступных в `genss` модель. Для примера, если `Openings = {'u1','u2'}`, затем цель настройки оценивается с циклами, открытыми в точках анализа `u1` и `u2`. По умолчанию: `{}`
`Name`	Имя цели настройки, заданное как вектор символов. Для примера, если `Req` является целью настройки: Req.Name = 'LoopReq'; По умолчанию: `[]`

Примеры

свернуть все

Требование пассивности

Открыть Live Script

Создайте требование, которое обеспечивает пассивность в ответе от входной или аналитической точки 'u' в выход или точку анализа 'y' в системе управления.

TG = TuningGoal.Passivity('u','y');

Использование viewGoal чтобы визуализировать цель настройки.

viewGoal(TG)

Figure contains an axes. The axes is empty. This object represents Normalized bound.

Требование удовлетворяется, когда относительный индекс пассивности R < 1 на всех частотах. Затененная область представляет собой область, в которой нарушается требование. Когда вы используете это требование для настройки системы управления CL, viewGoal(TG,CL) показывает R для заданных входов и выходов на этом графике, что позволяет вам идентифицировать частотные области значений, в которых нарушается требование пассивности.

Входная пассивность в заданной частотной области значений

Открыть Live Script

Создайте требование, которое гарантирует, что ответ от входа 'u' в выход 'y' является входом строго пассивным, с превышением пассивности 2.

TGi = TuningGoal.Passivity('u','y',2,0);

Ограничьте требование применять только в области значений от 0 до 10 рад/с.

TGi.Focus = [0 10];

Совет

Использовать viewGoal чтобы визуализировать эту цель настройки. Для обеспечения пассивности с nu = 0 и rho = 0, viewGoal строит графики относительных индексов пассивности как функции от частоты (см. passiveplot). Это сингулярные значения $(I - G (j ω)) {(I - G (j ω))}^{- 1}$ . Передаточная функция G от inputname на outputname (оценивается с открытыми циклами, как указано в Openings) является пассивным, когда наибольшее сингулярное значение меньше 1 на всех частотах.
Для ненулевых nu или rho, viewGoal строит график относительного индекса, как описано в Алгоритмах.
Эта цель настройки накладывает неявное ограничение минимальной фазы на передаточную функцию G + I. Нули передачи G + I являются 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.

Алгоритмы

Когда вы настраиваете систему управления, используя TuningGoalпрограммное обеспечение преобразует цель настройки в нормированное скалярное значение f (x), где 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.Passivity цель, для передаточной функции с обратной связью G(s,x) от inputname на outputname, f (x) определяется:

$f (x) = \frac{R}{1 + R / R_{\max}}, R_{\max} = 10^{6} .$

R - относительный индекс сектора (см. getSectorIndex) [G(s,x);I], для сектора, представленного:

$Q = (\begin{matrix} 2 ρ & - I \\ - I & 2 ν \end{matrix}),$

использование значений OPX и IPX свойства для ρ и ν, соответственно.

См. также

Документация