Создайте настраиваемую модель замкнутой системы для настройки с помощью hinfstruct

При формулировании требований проект как ограничений H-Infinity вы выразили требования к проектированию как ограничение на H ∞ норму передаточной функции с обратной связью H (s ).

Следующим шагом является создание Обобщенной модели H (s), которая включает все фиксированные и настраиваемые элементы системы управления. Модель также включает любые функции взвешивания, которые представляют ваши требования к проектированию. Существует два способа получить эту настраиваемую модель вашей системы управления:

Построение системы с обратной связью с помощью команд Control System Toolbox

Чтобы создать настраиваемую обобщенную линейную модель вашей системы управления с обратной связью в MATLAB^®:

Используйте такие команды, как tf, zpk, и ss создать числовые линейные модели, которые представляют фиксированные элементы вашей системы управления и любые функции взвешивания, которые представляют ваши проекты требования.
Используйте настраиваемые модели (или Блоки Control Design или Обобщенные модели LTI), чтобы смоделировать настраиваемые элементы вашей системы управления. Для получения дополнительной информации о настраиваемых моделях см. «Модели с настраиваемыми коэффициентами».
Используйте соединения моделей команды, такие как series, parallel, и connect чтобы создать систему с обратной связью из числовых и настраиваемых моделей.

Пример: Моделирование системы управления с помощью настраиваемого ПИ-контроллера и настраиваемого фильтра

Этот пример показывает, как создать настраиваемую обобщенную линейную модель следующей системы управления для настройки с hinfstruct.

Этот блок представляет сборку головного диска (HDA) в жестком диске. Архитектура включает в себя объект G в цикл обратной связи с ПИ-контроллером C и lowpass, F = a/(s+a). Настраиваемыми параметрами являются усиления PI C и параметр фильтра a.

Схема блока также включает функции взвешивания LS и 1/ LS, которые выражают требования к формированию цикла. Пусть T (s) обозначает передаточную функцию с обратной связью от входов (r_, nw) до выходов (_y, ew). Затем H ∞ ограничение:

${‖ T (s) ‖}_{\infty} < 1$

приблизительно применяет форму отклика разомкнутого контура LS. В данном примере форма целевого цикла

$L S = \frac{1 + 0.001 \frac{s}{ω_{c}}}{0.001 + \frac{s}{ω_{c}}} .$

Это значение LS соответствует следующей форме отклика без разомкнутого контура.

Настройка системы управления HDA с hinfstruct, создайте настраиваемую модель системы с обратной связью T (s), включая функции взвешивания, следующим образом .

Загрузите объект G из сохраненного файла.
```
load hinfstruct_demo G
```
G является пространством состояний SISO 9-го порядка (ss) модель.
Создайте настраиваемую модель ПИ-контроллера.
Можно использовать предопределенный блок Система Управления tunablePID для представления настраиваемого ПИ-контроллера.
```
C = tunablePID('C','pi');
```
Создайте настраиваемую модель lowpass.
Поскольку для фильтра нет предопределенного блока Система Управления F = a/(s+a), использование realp для представления настраиваемого параметра фильтра a. Затем создайте настраиваемый genss модель, представляющая фильтр.
```
a = realp('a',1);    
F = tf(a,[1 a]);
```

Задайте форму целевого цикла LC.

wc = 1000;  
s = tf('s');
LS = (1+0.001*s/wc)/(0.001+s/wc);

Пометьте входы и выходы всех компонентов системы управления.
Маркировка I/Os позволяет вам соединить элементы для создания системы с обратной связью T (s).
```
Wn = 1/LS;
Wn.InputName = 'nw';
Wn.OutputName = 'n';
We = LS;
We.InputName = 'e';
We.OutputName = 'ew';
C.InputName = 'e';
C.OutputName = 'u';
F.InputName = 'yn';
F.OutputName = 'yf';
```
Задайте суммирующие соединения в терминах меток ввода-вывода других компонентов системы управления.
```
Sum1 = sumblk('e = r - yf');
Sum2 = sumblk('yn = y + n');
```
Использовать connect объединить все элементы в полную модель системы с обратной связью T (s).
```
T0 = connect(G,Wn,We,C,F,Sum1,Sum2,{'r','nw'},{'y','ew'});
```

T0 является genss объект, который является Обобщенной моделью LTI, представляющей систему управления с обратной связью с функциями взвешивания. The Blocks свойство T0 содержит настраиваемые блоки C и a.

T0.Blocks

ans = struct with fields:
    C: [1x1 tunablePID]
    a: [1x1 realp]

Для получения дополнительной информации об обобщенных моделях систем управления, которые включают как числовые, так и настраиваемые компоненты, см. Модели с настраиваемыми коэффициентами.

Теперь можно использовать hinfstruct для настройки параметров этой системы управления. См. «Настройка параметров контроллера».

В этом примере системная модель управления T0 является моделью в непрерывном времени (T0.Ts = 0). Вы также можете использовать hinfstruct с моделью в дискретном времени при условии, что вы задаете определенный шаг расчета (T0.Ts ≠ –1).

Построение системы с обратной связью с помощью команд Simulink Control Design

Если у вас есть модель вашей системы управления и программное обеспечение Simulink Control Design, используйте slTuner (Simulink Control Design), чтобы создать интерфейс к модели Simulink вашей системы управления. Когда вы создаете интерфейс, вы задаете, какие блоки настраивать в модели. The slTuner интерфейс позволяет вам извлечь модель с обратной связью для настройки с hinfstruct. (Функциональность на основе Simulink недоступна в MATLAB Online™.)

Пример: Создание взвешенной настраиваемой модели системы управления, начиная с модели Simulink

Этот пример показывает, как создать настраиваемую обобщенную линейную модель системы управления в модели Simulink rct_diskdrive.

Чтобы создать обобщенную линейную модель этой системы управления (включая функции взвешивания формирования контура):

Откройте модель.
```
open('rct_diskdrive');
```
Создайте slTuner интерфейс с моделью. Интерфейс позволяет вам задавать настраиваемые блоки и извлекать линеаризированные отклики разомкнутого и замкнутого циклов. (Для получения дополнительной информации об интерфейсе см. slTuner (Simulink Control Design) страница с описанием.)
```
ST0 = slTuner('rct_diskdrive',{'C','F'});
```
Эта команда задает, что C и F являются настраиваемыми блоками в модели. The slTuner интерфейс автоматически параметризирует эти блоки. Параметризация по умолчанию блока передаточной функции F является передаточной функцией с двумя свободными параметрами. Потому что F является lowpass фильтром, вы должны ограничить его коэффициенты. Для этого задайте пользовательскую параметризацию F.
```
a = realp('a',1);    % filter coefficient
setBlockParam(ST0,'F',tf(a,[1 a]));
```
Извлеките настраиваемую модель передаточной функции с обратной связью, которую вы хотите настроить.
```
T0 = getIOTransfer(ST0,{'r','n'},{'y','e'});
```
Эта команда возвращает a genss модель линейной передаточной функции с обратной связью от ссылки и шумовых входов r,n на выходные параметры измерения и ошибки y,e. Выход ошибки необходим для функции взвешивания формирования цикла.

Определите функции формирования весов и добавьте их к T0.

wc = 1000;
s = tf('s');
LS = (1+0.001*s/wc)/(0.001+s/wc);

T0 = blkdiag(1,LS) * T0 * blkdiag(1,1/LS);

Обобщенная линейная модель T0 является настраиваемой моделью передаточной функции с обратной связью T (s), обсуждаемой в Примере: Моделирование системы управления с настраиваемым ПИ-контроллером и настраиваемым фильтром. T (s) является взвешенной моделью системы управления rct_diskdrive. Настройка T0 для принудительного применения ограничения H ∞

${‖ T (s) ‖}_{\infty} < 1$

приблизительно применяет форму целевого цикла LS.

Документация