Взвешенная цель усиления

Цель

Взвешенный по частоте предел усиления для настройки с Control System Tuner.

Описание

Взвешенная Цель Выгоды ограничивает выгоду нагруженной частотой передаточной функции WL (<reservedrangesplaceholder20>) H (<reservedrangesplaceholder18>) WR (<reservedrangesplaceholder16>), где H (<reservedrangesplaceholder14>) является передаточной функцией между входами и выходами, Вы определяете. WL (s) и WR (s) являются функциями взвешивания, которые можно использовать, чтобы подчеркнуть определенные полосы частот. Взвешенная Цель Усиления ограничивает пиковый коэффициент усиления WL (s) H (s) WR (s) значениями менее 1. Если H (s) является передаточной функцией MIMO, Взвешенная Цель Усиления ограничивает самое большое сингулярное значение H (s).

По умолчанию Weighted Gain Goal ограничивает коэффициент усиления в системе с обратной связью. Чтобы ограничить коэффициент усиления, вычисленный при открытии одного или нескольких циклов, задайте местоположения открытия контура в I/O Transfer Selection разделе диалогового окна.

Создание

На вкладке Tuning Control System Tuner выберите New Goal > Frequency-weighted gain limit, чтобы создать Взвешенную Цель Усиления.

Эквивалентный код командной строки

При настройке систем управления в командной строке используйте TuningGoal.WeightedGain для задания цели взвешенного усиления.

Выбор переноса ввода-вывода

Используйте этот раздел диалогового окна, чтобы задать входы и выходы передаточной функции, которые ограничиваются целями настройки. Также задайте любые местоположения, в которых можно открыть контуры для оценки цели настройки.

Specify input signals
Выберите одно или несколько местоположений сигнала в модели в качестве входов в передаточную функцию, которую ограничивает цель настройки. 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 самое большое сингулярное значение MIMO-отклика, выберите несколько сигналов или векторно оцененный сигнал.
Specify output signals
Выберите одно или несколько местоположений сигнала в модели в качестве выходов передаточной функции, которую ограничивает цель настройки. 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 самое большое сингулярное значение MIMO-отклика, выберите несколько сигналов или векторно оцененный сигнал.
Compute input/output gain 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.

Веса

Используйте Left weight WL и Right weight WR текстовые поля, чтобы задать функции взвешивания частот для цели настройки. Цель настройки гарантирует, что H усиления (s) от заданного входа к выходу удовлетворяет неравенству:

||<reservedrangesplaceholder5>(<reservedrangesplaceholder4>)<reservedrangesplaceholder3>(<reservedrangesplaceholder2>)<reservedrangesplaceholder1>(<reservedrangesplaceholder0>)||∞ <1.

WL обеспечивает взвешивание для каналов выхода H (s), а WR обеспечивает взвешивание для каналов входа. Можно задать скалярные веса или частотно-зависимое взвешивание. Чтобы задать частотно-зависимое взвешивание, используйте числовую модель LTI, величина которой представляет желаемую функцию взвешивания. Для примера введите tf(1,[1 0.01]) задать высокий вес на низких частотах, который скатывается выше 0,01 рад/с.

Если цель настройки ограничивает передаточную функцию MIMO, скалярные или SISO взвешивания автоматически расширяются до любой входной или выходной размерности. Можно задать различные веса для каждого канала, задав матрицы или функции взвешивания MIMO. Размерности H (s) должна быть соизмерима с размерностями WL и WR. Для примера, если ограниченная передаточная функция имеет два входов, можно задать diag([1 10]) как WR.

Если вы настраиваете в дискретном времени, можно задать функции взвешивания как модели в дискретном времени с тем же временем дискретизации, как вы используете для настройки. Если вы задаете функции взвешивания за непрерывное время, программа настройки дискретизирует их. Установка функций взвешивания в дискретном времени дает вам больше контроля над функциями взвешивания вблизи частоты Найквиста.

Опции

Этот раздел диалогового окна используется для определения дополнительных характеристик взвешенной цели усиления.

Stabilize I/O transfer
По умолчанию цель настройки накладывает требование устойчивости на передаточную функцию с обратной связью от заданных входов к выходам, в дополнение к ограничению усиления. Если стабильность не требуется или не может быть достигнута, выберите No для снятия требования к устойчивости. Например, если ограничение усиления применяется к нестабильной передаточной функции без разомкнутого контура, выберите No.
Enforce goal in frequency range
Ограничьте принудительное применение цели настройки конкретной полосой частот. Задайте полосу частоты как вектор-строка вида [min,max], выраженная в частотных модулях вашей модели. Например, чтобы создать цель настройки, которая применяется только между 1 и 100 рад/с, введите [1,100]. По умолчанию цель настройки применяется на всех частотах для непрерывного времени и вплоть до частоты Найквиста для дискретного времени.
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).

Алгоритмы

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 Weighted Gain Goal f (x) определяется:

$f (x) = {‖ W L H (s, x) W R ‖}_{\infty} .$

H (s, x) - передаточная функция с обратной связью между заданными входами и выходами, рассчитанная со значениями параметров x. Вот, ${‖ \cdot ‖}_{\infty}$ обозначает H ∞ норму ( см.getPeakGain).

Эта цель настройки также накладывает неявное ограничение устойчивости на взвешенную передаточную функцию замкнутого цикла 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.

Документация