Ограничьте влияние белого шума на заданные выходные сигналы при использовании Control System Tuner.
Цель отклонения накладывает ограничение ослабления шума, которое ограничивает влияние на заданные выходные сигналы белого шума, приложенного к заданным входам. Ослабление шума измеряется отношением дисперсии шума к дисперсии выхода.
Для стохастических входов с неоднородным спектром (цветной шум) используйте Взвешенную Цель Отклонения.
На вкладке Tuning Control System Tuner выберите New Goal > Signal variance attenuation, чтобы создать Цель Отклонения.
При настройке систем управления в командной строке используйте TuningGoal.Variance
для задания ограничения на усиление шума.
Используйте этот раздел диалогового окна, чтобы задать местоположения входных параметров шума и выходы отклика. Также задайте любые местоположения, в которых можно открыть контуры для оценки цели настройки.
Specify stochastic inputs
Выберите одно или несколько местоположений сигнала в модели в качестве входных входов шума. Чтобы ограничить ответ SISO, выберите однозначный входной сигнал. Например, чтобы ограничить коэффициент усиления из местоположения с именем 'u'
в местоположение с именем 'y'
, нажмите Add signal to list и выберите 'u'
. Чтобы ограничить усиление шума MIMO-отклика, выберите несколько сигналов или векторный сигнал.
Specify stochastic outputs
Выберите одно или несколько местоположений сигнала в модели в качестве выходов для вычисления отклика на шумовые входы. Чтобы ограничить ответ SISO, выберите однозначный выходной сигнал. Например, чтобы ограничить коэффициент усиления из местоположения с именем 'u'
в местоположение с именем 'y'
, нажмите Add signal to list и выберите 'y'
. Чтобы ограничить усиление шума MIMO-отклика, выберите несколько сигналов или векторный сигнал.
Compute output variance with the following loops open
Выберите в модели одно или несколько местоположений сигнала, в которых можно открыть цикл обратной связи для оценки этой цели настройки. Цель настройки оценивается относительно строения разомкнутого контура, созданной открытием циклов обратной связи в идентифицируемых вами местах. Например, чтобы вычислить цель настройки с открытием в местоположении с именем 'x'
, нажмите
Add signal to list и выберите 'x'.
Совет
Чтобы выделить любой выбранный сигнал в Simulink® модель, click. Чтобы удалить сигнал из входного или выходного списка, нажмите. Когда вы выбрали несколько сигналов, можно переупорядочить их, используя и. Для получения дополнительной информации о том, как задать местоположения сигналов для цели настройки, смотрите Задать цели для интерактивной настройки.
Этот раздел диалогового окна используется для определения дополнительных характеристик цели отклонения.
Attenuate input variance by a factor
Введите необходимое ослабление шума от заданных входов до выходов. Это значение задает максимальное отношение отклонения шума к выходной дисперсии.
Когда вы настраиваете систему управления за дискретное время, это требование принимает, что процесс физического объекта и шума непрерывен, и интерпретирует желаемое ослабление шума как ограничение нормы H 2 в непрерывном времени. Это предположение гарантирует, что непрерывная и дискретная настройки дают последовательные результаты. Если объект и шумовые процессы действительно дискретны, и вы хотите связать H 2 норму дискретного времени, разделите желаемое значение ослабления на, где Ts - шаг расчета модели, которую вы настраиваете.
Adjust for signal amplitude
Когда для этой опции задано значение No
ограничиваемая передаточная функция с обратной связью не масштабируется для относительных амплитуд сигнала. Когда выбор модулей приводит к смешению малых и больших сигналов, использование немасштабированной передаточной функции может привести к плохим результатам настройки. Установите значение опции Yes
для обеспечения относительных амплитуд входных и выходных сигналов вашей передаточной функции.
Например, предположим, что цель настройки ограничивает передаточную функцию с 2 входами, 2 выходами. Предположим далее, что второй входной сигнал передаточной функции имеет тенденцию быть примерно в 100 раз больше, чем первый сигнал. В этом случае выберите Yes
и вводите [1,100]
в Amplitude of input signals текстовом поле.
Амплитуда сигнала регулировки заставляет цель настройки оцениваться на масштабированной передаточной функции Do–1T (s) Di, где T (s) является немасштабированной передаточной функцией. Do и Di являются диагональными матрицами с Amplitude of output signals и Amplitude of input signals значениями на диагонали, соответственно.
Apply goal to
Используйте эту опцию при настройке нескольких моделей сразу, таких как массив моделей, полученных путем линеаризации модели Simulink в различных рабочих точках или значениях параметров блоков. По умолчанию активные цели настройки применяются для всех моделей. Чтобы применить требование настройки для подмножества моделей в массиве, выберите Only Models. Затем введите индексы массива моделей, для которых применяется цель. Например, предположим, что вы хотите применить цель настройки ко второй, третьей и четвертой моделям в массиве моделей. Чтобы ограничить применение требования, введите 2:4
в Only Models текстовом поле.
Для получения дополнительной информации о настройке для нескольких моделей см. «Робастные подходы к настройке» (Robust Control Toolbox).
Когда вы используете это требование для настройки системы управления, Control System Tuner пытается применить нулевое сквозное соединение (D = 0) при переносе, который ограничивает потребность. Нуль сквозного соединения накладывается, потому что H 2 норма, и, следовательно, значение цели настройки (см. Алгоритмы), бесконечно для систем непрерывного времени с ненулевым сквозным соединением .
Control System Tuner обеспечивает нулевое сквозное соединение путем фиксации к нулю всех настраиваемых параметров, которые способствуют передаточному термину. Control System Tuner возвращает ошибку, когда исправление этих настраиваемых параметров недостаточно для обеспечения нулевого сквозного соединения. В таких случаях необходимо изменить требование или структуру управления или вручную зафиксировать некоторые настраиваемые параметры своей системы к значениям, которые устраняют срок подачи.
Когда ограниченная передаточная функция имеет несколько настраиваемых блоков последовательно, подход программного обеспечения к обнулению всех параметров, которые способствуют общему сквозному соединению, может быть консервативным. В этом случае достаточно обнулить срок подачи одного из блоков. Если вы хотите контролировать, какой блок имеет сквозное соединение, фиксированный к нулю, можно вручную исправить сквозное соединение настраиваемого блока по своему выбору.
Чтобы исправить параметры настраиваемых блоков к заданным значениям, смотрите Просмотр и Изменение Параметризации Блоков в Control System Tuner.
Эта цель настройки также накладывает неявное ограничение устойчивости на передаточную функцию с обратной связью между заданными входами и выходами, оцениваемыми с циклами, открытыми в заданных местах открытия цикла. Динамика, на которую влияет это неявное ограничение, является stabilized dynamics для этой цели настройки. Опции Minimum decay rate и Maximum natural frequency настройки управляют нижней и верхней границами на этих неявно ограниченной динамике. Если оптимизация не соответствует границам по умолчанию или если границы по умолчанию конфликтуют с другими требованиями, на вкладке Tuning используйте Tuning Options, чтобы изменить значения по умолчанию.
Когда вы настраиваете систему управления, программное обеспечение преобразует каждую цель настройки в нормализованное 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 Variance Goal f (x) определяется:
T (s, x) является передаточной функцией с обратной связью от Input
на Output
. обозначает H 2 норму (см norm
).
Для настройки систем управления в дискретном времени f (x) определяется:
Ts является шагом расчета передаточной функции в дискретном времени T (z, x).