Онлайн-оценка с использованием объекта, смоделированного в Simulink
Когда у вас есть объект, смоделированный в Simulink®, можно выполнить оценку частотной характеристики, используя Model Linearizer или frestimate команда без изменения модели. Блок Frequency Response Estimator является альтернативой, которая позволяет включать эксперимент по оценке непосредственно в модель и выполнять оценку во время работы модели. Этот подход особенно полезен, когда вы планируете развернуть блок для онлайн-оценки физического объекта. Проверка алгоритма оценки и параметров эксперимента на основе модели Simulink объекта перед развертыванием может помочь гарантировать, что оперативная оценка безопасна для вашего объекта.
Рабочий процесс для онлайн-оценки в Simulink
Следующие шаги предоставляют общий обзор рабочего процесса для онлайн-оценки частотной характеристики объекта, смоделированного в Simulink.
Включите блок Частотной характеристики Estimator в свою модель.
Сконфигурируйте сигнал запуска/остановки, который управляет, когда начинается и заканчивается эксперимент по оценке.
Сконфигурируйте параметры эксперимента, такие как частоты, на которых вы хотите выполнить оценку.
Запустите модель. Используйте сигнал start/stop, чтобы начать эксперимент по оценке. Когда вы начинаете эксперимент, блок вводит тестовые сигналы и измеряет реакцию объекта. Когда вы заканчиваете эксперимент, можно изучить предполагаемую частотную характеристику.
Шаг 1. Включите оценщик частотной характеристики в модель
Следующий рисунок показывает один способ включения блока Frequency Response Estimator в систему управления с обратной связью. В этом строении вы вставляете блок между контроллером и объектом.
Управляющий сигнал поступает в u порт блока Frequency Response Estimator. Порт u + Δu поступает на вход объекта управления. Прежде чем вы начнете процесс оценки, блок подает управляющий сигнал непосредственно от u к u + Δu, не добавляя никаких возмущений. В этом состоянии блок не влияет на поведение системы. (Можно выполнить оценку частотной характеристики в строении путем подключения u к постоянному источнику, который управляет вашим объектом к желаемой рабочей точке для оценки. Однако рекомендуется использовать строение с обратной связью, особенно для оценки в реальном времени. В системе с обратной связью строения контроллер работает, чтобы подавить введённое нарушение порядка и поддерживать безопасность объекта операции.)
Сигнал start/stop управляет, когда процесс оценки начинается и заканчивается (см. Шаг 2. Сконфигурируйте сигнал запуска/остановки). Запустите эксперимент, когда объект находится в установившемся состоянии в требуемой рабочей точке. Когда сигнал start/stop положительный, блок вводит тестовые сигналы на u + Δu и измеряет ответ на y. Блок вычисляет предполагаемую частотную характеристику и возвращает ее в frd порте.
Для получения примера смотрите Онлайн-оценку частотной характеристики во время симуляции.
Применить только сигнал возмущения
Для строения по умолчанию требуется вставить блок между контроллером и объектом. Если вы хотите добавить сигнал возмущения к управляющему сигналу самостоятельно, в параметрах блоков Frequency Response Estimator установите Output Signal Configuration равным perturbation only. В этом строении блок выводит только сигнал возмущения в порт Δu. Вы вводите этот сигнал возмущения в объект, используя, например, блок суммы, как на следующей схеме.
В этом строении, поскольку Frequency Response Estimator не является частью замкнутого цикла, вы можете опционально закомментировать его, не нарушая строение цикла.
Шаг 2. Сконфигурируйте сигнал запуска/остановки
Чтобы начать и остановить эксперимент по оценке частотной характеристики, используйте сигнал в порту start/stop. Когда эксперимент не запускается, блок не генерирует сигнала возмущения. В этом состоянии блок не влияет на поведение объекта. Эксперимент по оценке частотной характеристики начинается и заканчивается, когда блок получает сигнал повышения или падения в start/stop порту, соответственно. В системах, проиллюстрированных на шаге 1. Включите Оценщик Частотной Характеристики в Модель, ступенчатые сигналы шага начинают и остановят эксперимент. Можно сконфигурировать любую другую логику, подходящую для вашего приложения, чтобы контролировать начало и времена остановки эксперимента. Например, можно использовать блок Signal Editor, чтобы сконфигурировать сигнал запуска/остановки, чтобы провести несколько экспериментов в одном запуске симуляции.
Блок обеспечивает рекомендуемую длину эксперимента в Experiment Length разделе параметров блоков. Обычно вы конфигурируете сигнал запуска/остановки так, чтобы было по крайней мере столько времени между сигналами подъема и падения. Вы также должны убедиться, что симуляция не останавливается, прежде чем эксперимент остановится. Для получения дополнительной информации о том, как блок определяет рекомендуемую длину эксперимента, смотрите Frequency Response Estimator страницы с описанием блока.
Шаг 3. Установите параметры эксперимента
Эксперимент по оценке частотной характеристики вводит синусоидальные сигналы на частотах, которые вы задаете, с параметром Frequencies (или на w порт) блока Frequency Response Estimation. Задайте амплитуды возмущения, используя параметр Amplitudes (или в amp порт).
Блок может применить возмущение на каждой частоте отдельно (sinestream mode) или одновременно (superposition mode). Чтобы указать, какой режим использовать, установите параметр Experiment mode.
Sinestream mode - применяет возмущение по одной частоте за раз. Режим Sinestream может быть более точным и может включать более широкую область значений частот, чем режим суперпозиции.
Superposition - применяет возмущение как сигнал суперпозиции, содержащий все частоты сразу. Эксперимент по оценке обычно происходит быстрее в режиме суперпозиции.
Можно также задать параметры, которые говорят блоку, как долго позволять системе устанавливаться при применении возмущения и как долго измерять ответ для оценки. Для получения дополнительной информации о двух типах сигналов и их относительных преимуществах смотрите описание параметра Experiment mode на Frequency Response Estimator блоке страницы с описанием.
Шаг 4. Запустите модель и исследуйте предполагаемую частотную характеристику
После того, как вы сконфигурировали все параметры для эксперимента по оценке, запустите модель. Пусть модель работает достаточно долго, чтобы завершить эксперимент по оценке, основанный на рекомендованной длине эксперимента, предоставленной блоком. Если вы выбираете Display Bode plot, блок генерирует диаграмму Боде, чтобы визуализировать предполагаемую частотную характеристику во время эксперимента.
Во время эксперимента блок обновляет предполагаемую частотную характеристику в frd порту. Сигнал в этом порте является вектором с одним значением для каждой частоты, заданной Frequencies. Вы можете записать этот сигнал в MATLAB® рабочая область с использованием блока To Workspace или использовать ведение журнала данных Simulink, чтобы записать данные в рабочую область как Simulink.SimulationData.Dataset объект. Записанные значения показывают сходимость частотных характеристик во время эксперимента. Наиболее значимым значением является значение, когда эксперимент останавливается. По этой причине можно отменить все значения, кроме последнего.
Для примера модели, сконфигурированной для выполнения онлайн-оценки частотной характеристики, смотрите Онлайн-оценку частотной характеристики во время симуляции.