Функции чувствительности циклов обратной связи в худшем случае

Функция чувствительности и дополнительная функция чувствительности являются двумя передаточными функциями, связанными с робастностью и эффективностью системы с обратной связью. Рассмотрим общую многомерную структуру управления с обратной связью, как на следующем рисунке.

Control structure feedback(P,C) for computing sensitivity functions. The structure includes disturbance inputs d1 (plant input) and d2 (controller input), and measurement outputs e1 (plant input), e2 (controller output), e3 (controller input), and e4 (plant output).

В следующей таблице приведены значения входных и выходных функций чувствительности для этой структуры управления.

Описание

Уравнение

Входная Si чувствительности (передаточная функция с обратной связью от d 1 до e 1)

Si = (I + CP)–1

Входная дополнительная Ti чувствительности (передаточная функция с обратной связью от d 1 до e 2)

Ti = CP (I + CP)–1

Выходная So чувствительности (передаточная функция с обратной связью от d 2 до e 2)

So = (I + PC)–1

Выходная дополнительная To чувствительности (передаточная функция с обратной связью от d 2 до e 4)

To = PC (I + PC)–1

Передаточная функция входного цикла Li

Li = CP

Передаточная функция выходного цикла Lo

Lo = PC

Чувствительность к худшему случаю и дополнительная чувствительность

Когда у вас есть неопределенная модель объекта управления и модели контроллеров, можно вычислить функции чувствительности и дополнительной чувствительности в худшем случае для анализа робастности. Для этого создайте передаточную функцию, которую необходимо вычислить и использовать wcgain найти возмущения, которые приводят к худшему усилению для этой передаточной функции. Затем используйте usubs вычислить передаточную функцию, соответствующую этому усилению в худшем случае.

В данном примере создайте SISO неопределенный объект P и ПИД-регулятора.

delta = ultidyn('delta',[1 1]);
tau = ureal('tau',5,'range',[4 6]);
P = tf(1,[tau 1])*(1+0.25*delta);
C = pid(4,4);

Создайте неопределенную чувствительность и дополнительные передаточные функции чувствительности, Si=(I+CP)-1 и Ti=I-Si, соответственно. (Для этой системы SISO входная и выходная функции чувствительности равны.)

Si = feedback(1,C*P);
Ti = 1 - Si;

Вычислите наихудшие пиковые усиления Si и Ti и соответствующие наихудшие возмущения с использованием wcgain.

[wcgS,wcuS] = wcgain(Si);
[wcgT,wcuT] = wcgain(Ti);

Наконец, оцените функции чувствительности с этими худшими нарушениями.

Siwc = usubs(Si,wcuS);
Tiwc = usubs(Ti,wcuT);

Siwc и Tiwc являются функциями чувствительности и дополнительной чувствительности в худшем случае для неопределенности, указанной на объекте. Исследуйте эффект неопределенности на функцию чувствительности Si путем построения графика частотной характеристики некоторых выборок. Фактический пик усиления в худшем случае wcgS может быть значительно выше, чем показывают случайные выборки.

rng(0); % for reproducibility
sigma(Si,Siwc)

Figure contains an axes. The axes contains 22 objects of type line. These objects represent Si, Siwc.

См. также

Похожие темы