frest.Chirp

Входной сигнал частотно-модулированного косинуса

Описание

Используйте frest.Chirp объект для представления входного сигнала частотно-модулированного косинуса для оценки частотной характеристики. Входной сигнал частотно-модулированного косинуса, или сигнал щебета, возбуждает вашу систему в области значений частот, так что входная частота изменяется мгновенно.

Сигналы щебета применяются, когда ваша система почти линейна в области значений симуляции. Они также полезны, когда вы хотите получить ответ быстро для многих частотных точек. Модель частотной характеристики, которая возникает, когда вы используете вход, содержит только частоты, которые попадают в область значений щебета.

Можно использовать щебет входного сигнала для оценки в командной строке, в Model Linearizer или с Frequency Response Estimator блоком. Алгоритм оценки вводит сигнал в входную точку, которую вы задаете для оценки, и измеряет ответ в выходной точке. Для получения дополнительной информации см. Раздел «Щебетание входных сигналов»

Чтобы просмотреть график своего входного сигнала, введите plot(input). Как создать timeseries объект для вашего входного сигнала, используйте generateTimeseries команда.

Создание

Синтаксис

input = frest.Chirp(sys)

input = frest.Chirp(Name,Value)

Описание

input = frest.Chirp(sys) создает входной сигнал частотно-модулированного косинуса со свойствами, основанными на динамике линейной системы sys. Например, если у вас есть точная линеаризация системы, можно использовать ее, чтобы инициализировать параметры.

пример

input = frest.Chirp(Name,Value) создает входной сигнал частотно-модулированного косинуса со свойствами, заданными с помощью одной или нескольких пар "имя-значение". Заключайте каждое имя свойства в кавычки.

Входные параметры

расширить все

`sys` - Система линейной динамики
`ss` | объекта `tf` | объекта `zpk` объект

Линейная динамическая система, заданная как SISO ss, tf, или zpk объект. Можно задать известную динамику или получить линейную модель путем линеаризации нелинейной системы.

Получившийся щебет автоматически устанавливает эти опции на основе линейной системы:

FreqRange являются частотами, на которых линейная система имеет интересную динамику.
Ts установлено, чтобы избежать сглаживания таким образом, чтобы частота Найквиста сигнала в пять раз превышала верхний конец частотной области значений.
NumSamples установлен таким образом, что оценка частотной характеристики включает в себя нижний конец частотной области значений.

В остальных свойствах используются значения по умолчанию.

Свойства

расширить все

`Amplitude` - Амплитуда сигнала
`1e-5` (по умолчанию) | положительная скалярная величина

Амплитуда сигнала на каждой частоте, заданная как положительная скалярная величина.

`FreqRange` - Частотная область значений сигналов
`[1,1000]` (по умолчанию) | двухэлементный вектор | двухэлементный массив ячеек

Частотная область значений сигнала, заданный как один из следующих:

Двухэлементный вектор, например [w1 w2]
Двухэлементный массив ячеек, например {w1 w2}

Здесь, w1 - нижняя граница частотной области значений, и w2 - верхняя граница.

`FreqUnits` - Частотные модули
`'rad/s'` (по умолчанию) | `'Hz'`

Частотные модули, заданные как одно из следующего:

'rad/s' - Радианы в секунду
'Hz' - Герц

Изменение модулей частоты не влияет на оценку частотной характеристики.

`SampleTime` - Шаг расчета
положительная скалярная величина

Шаг расчета сигнала щебета в секундах, задается как положительная скалярная величина. По умолчанию шаг расчета, который избегает сглаживания, является:

$\frac{2 π}{5 * \max (F r e q R a n g e)}$

Здесь FreqRange задано в рад/с.

`NumSamples` - Количество выборок
положительное целое число

Количество выборок в сигнале щебета, заданное как положительное целое число. Количество выборок по умолчанию, которое гарантирует, что оценка включает нижний конец частотной области значений, является:

$\frac{4 π}{T s * \min (F r e q R a n g e)}$

Здесь FreqRange задано в рад/с.

Это свойство не определяет количество частотных точек в конечном результате оценки. frestimate функция включает только частотные точки с положительными значениями. Функция также отбрасывает любые частоты, которые попадают за пределы частотной области значений, заданного для щебета.

`SweepMethod` - Метод эволюции мгновенной частоты
`'linear'` (по умолчанию) | `'logarithmic'` | `'quadratic'`

Способ эволюции мгновенной частоты, указанный как одно из следующего.

Метод Описание

Метод	Описание
`'linear'`	Задает текущее частотное свипирование fi (t): $f_{i} (t) = f_{0} + β t w h e r e β = (f_{1} - f_{0}) / t_{f}$ β гарантирует, что сигнал поддерживает требуемую частотную точку прерывания f1 в конечном времени tf.
`'logarithmic'`	Задает текущее частотное свипирование fi (t): $f_{i} (t) = f_{0} \times β^{t} w h e r e β = {(\frac{f_{1}}{f_{0}})}^{\frac{1}{t_{f}}}$
`'quadratic'`	Задает текущее частотное свипирование fi (t): $f_{i} (t) = f_{0} + β t^{2} w h e r e β = (f_{1} - f_{0}) / t_{i}^{2}$ Задайте форму квадратика используя `Shape` опция.

'linear'

Задает текущее частотное свипирование fi (t):

$f_{i} (t) = f_{0} + β t w h e r e β = (f_{1} - f_{0}) / t_{f}$

β гарантирует, что сигнал поддерживает требуемую частотную точку прерывания f1 в конечном времени tf.

'logarithmic'

Задает текущее частотное свипирование fi (t):

$f_{i} (t) = f_{0} \times β^{t} w h e r e β = {(\frac{f_{1}}{f_{0}})}^{\frac{1}{t_{f}}}$

'quadratic'

Задает текущее частотное свипирование fi (t):

$f_{i} (t) = f_{0} + β t^{2} w h e r e β = (f_{1} - f_{0}) / t_{i}^{2}$

Задайте форму квадратика используя Shape опция.

`Shape` - Квадратичная форма параболы свипа
`'concave'` (по умолчанию) | `convex`

Квадратичная форма параболы сдвига, заданная как одна из следующих:

'concave' - Вогнутая квадратичная разметающая форма.
'convex' - Выпуклая квадратичная разметающая форма.

Это свойство доступно при SweepMethod является 'quadratic'.

`InitialPhase` - Начальная фаза щебета-сигнала
`270` (по умолчанию) | `scalar`

Начальная фаза сигнала Щебета в степенях, заданная как скаляр.

Функции объекта

`frestimate`	Оценка частотной характеристики моделей Simulink
`generateTimeseries`	Сгенерируйте данные временной области для входного сигнала
`frest.simCompare`	Постройте симуляцию во временной области нелинейных и линейных моделей
`frest.simView`	Постройте модель частотной характеристики во временной и частотной областях
`getSimulationTime`	Окончательное время симуляции для оценки частотной характеристики

Примеры

свернуть все

Создайте входной сигнал щебета с заданной частотной областью значений

Открыть Live Script

Создайте щебет входного сигнала с частотами от 10 до 500 рад/с. Укажите также амплитуду и количество выборок.

input = frest.Chirp('Amplitude',1e-3,...
                    'FreqRange',[10 500],...
                    'NumSamples',750)

 
The chirp input signal:
 
      FreqRange              : [10 500] (rad/s)
      Amplitude              : 0.001
      Ts                     : 0.00251327412287183 (sec)
      NumSamples             : 750
      InitialPhase           : 270 (deg)
      FreqUnits (rad/s or Hz): rad/s
      SweepMethod(linear/    : linear
                  quadratic/
                  logarithmic)

Постройте график сигнала щебета.

plot(input)

Figure contains an axes. The axes with title Time Series Plot:Created from a frest.Chirp signal contains an object of type line.

Щебет сигнала, основанный на линеаризированной динамике

Открыть скрипт

Создайте щебет входного сигнала на основе динамики линейной системы. Этот подход полезен, когда вы используете оценку частотной характеристики, чтобы подтвердить линеаризацию вашей модели.

Откройте модель Simulink.

model = 'watertank';
open_system(model)

В этом примере линеаризируйте модель в установившейся рабочей точке, чтобы получить модель пространства состояний, которую вы можете использовать, чтобы инициализировать сигнал щебета.

io(1)=linio('watertank/PID Controller',1,'input');
io(2)=linio('watertank/Water-Tank System',1,'openoutput');

watertank_spec = operspec(model);
opOpts = findopOptions('DisplayReport','off');
op = findop(model,watertank_spec,opOpts);

sys = linearize(model,op,io);

Создайте сигнал щебета.

input = frest.Chirp(sys);

frest.Chirp выбирает частотную область значений на основе динамики системы. Это также автоматически инициализирует другие параметры щебета-сигнала.

input

 
The chirp input signal:
 
      FreqRange              : [0.001581138830107 0.1581138830107] (rad/s)
      Amplitude              : 1e-05
      Ts                     : 7.94767061252222 (sec)
      NumSamples             : 1000
      InitialPhase           : 270 (deg)
      FreqUnits (rad/s or Hz): rad/s
      SweepMethod(linear/    : linear
                  quadratic/
                  logarithmic)

Вы можете изменить свойства сигнала с помощью записи через точку. Для образца увеличения амплитуду сигнала.

input.Amplitude = 3e-5

 
The chirp input signal:
 
      FreqRange              : [0.001581138830107 0.1581138830107] (rad/s)
      Amplitude              : 3e-05
      Ts                     : 7.94767061252222 (sec)
      NumSamples             : 1000
      InitialPhase           : 270 (deg)
      FreqUnits (rad/s or Hz): rad/s
      SweepMethod(linear/    : linear
                  quadratic/
                  logarithmic)

Альтернативная функциональность

Model Linearizer

В Model Linearizer, чтобы использовать щебет входного сигнала для оценки, на вкладке Estimation, выберите Input Signal > Chirp.

См. также

frest.Random | frest.Sinestream | frestimate

Темы

Введенный в R2009b

Документация

frest.Chirp

Описание

Создание

Синтаксис

Описание

Входные параметры

`sys` - Система линейной динамики
`ss` | объекта `tf` | объекта `zpk` объект

Свойства

`Amplitude` - Амплитуда сигнала
`1e-5` (по умолчанию) | положительная скалярная величина

`FreqRange` - Частотная область значений сигналов
`[1,1000]` (по умолчанию) | двухэлементный вектор | двухэлементный массив ячеек

`FreqUnits` - Частотные модули
`'rad/s'` (по умолчанию) | `'Hz'`

`SampleTime` - Шаг расчета
положительная скалярная величина

`NumSamples` - Количество выборок
положительное целое число

`SweepMethod` - Метод эволюции мгновенной частоты
`'linear'` (по умолчанию) | `'logarithmic'` | `'quadratic'`

`Shape` - Квадратичная форма параболы свипа
`'concave'` (по умолчанию) | `convex`

`InitialPhase` - Начальная фаза щебета-сигнала
`270` (по умолчанию) | `scalar`

Функции объекта

Примеры

Создайте входной сигнал щебета с заданной частотной областью значений

Щебет сигнала, основанный на линеаризированной динамике

Альтернативная функциональность

Model Linearizer

См. также

Темы

Документация Simulink Control Design

Поддержка

Документация

frest.Chirp

Описание

Создание

Синтаксис

Описание

Входные параметры

sys - Система линейной динамики ss | объекта tf | объекта zpk объект

Свойства

Amplitude - Амплитуда сигнала 1e-5 (по умолчанию) | положительная скалярная величина

FreqRange - Частотная область значений сигналов [1,1000] (по умолчанию) | двухэлементный вектор | двухэлементный массив ячеек

FreqUnits - Частотные модули 'rad/s' (по умолчанию) | 'Hz'

SampleTime - Шаг расчета положительная скалярная величина

NumSamples - Количество выборок положительное целое число

SweepMethod - Метод эволюции мгновенной частоты 'linear' (по умолчанию) | 'logarithmic' | 'quadratic'

Shape - Квадратичная форма параболы свипа 'concave' (по умолчанию) | convex

InitialPhase - Начальная фаза щебета-сигнала 270 (по умолчанию) | scalar

Функции объекта

Примеры

Создайте входной сигнал щебета с заданной частотной областью значений

Щебет сигнала, основанный на линеаризированной динамике

Альтернативная функциональность

Model Linearizer

См. также

Темы

Документация Simulink Control Design

Поддержка

`sys` - Система линейной динамики
`ss` | объекта `tf` | объекта `zpk` объект

`Amplitude` - Амплитуда сигнала
`1e-5` (по умолчанию) | положительная скалярная величина

`FreqRange` - Частотная область значений сигналов
`[1,1000]` (по умолчанию) | двухэлементный вектор | двухэлементный массив ячеек

`FreqUnits` - Частотные модули
`'rad/s'` (по умолчанию) | `'Hz'`

`SampleTime` - Шаг расчета
положительная скалярная величина

`NumSamples` - Количество выборок
положительное целое число

`SweepMethod` - Метод эволюции мгновенной частоты
`'linear'` (по умолчанию) | `'logarithmic'` | `'quadratic'`

`Shape` - Квадратичная форма параболы свипа
`'concave'` (по умолчанию) | `convex`

`InitialPhase` - Начальная фаза щебета-сигнала
`270` (по умолчанию) | `scalar`