Маржинальная цель
Цель
Принудительное усиление и запасы по фазе при использовании Control System Tuner.
Описание
Margins Goal использует понятие дискового запаса для обеспечения заданного усиления и запасов по фазе на циклах обратной связи SISO или MIMO. Поля диска обеспечивают более полную картину устойчивой устойчивости, поскольку они учитывают все взаимодействия частоты и цикла. Поэтому дисковые поля обеспечивают более сильную гарантию устойчивости, чем классический коэффициент усиления и запасов по фазе.
Для циклов обратной связи SISO дисковые усиление и запасы по фазе обычно меньше, но аналогичны классическим усилению и запасам по фазе.
Для циклов обратной связи MIMO основанные на диске поля учитывают циклические взаимодействия и могут быть намного меньше, чем классические коэффициент усиления и запасов по фазе цикла в момент времени. Дисковые поля гарантируют стабильность при изменениях коэффициента усиления или фазы по всем каналам обратной связи. Коэффициент усиления или фаза могут изменяться во всех каналах одновременно и на разную величину в каждом канале.
Дополнительные сведения о полях диска см. в разделе Анализ устойчивости с использованием полей диска (Robust Control Toolbox).
В Control System Tuner затененная область на графике представляет область в частотный диапазон, где цель полей не достигается. Для получения дополнительной информации о интерпретации этого графика смотрите Запасы устойчивости в Настройке системы управления.
Создание
На Tuning вкладке Control System Tuner выберите New Goal > Minimum stability margins, чтобы создать цель полей.
Эквивалентный код командной строки
При настройке систем управления в командной строке используйте TuningGoal.Margins для определения цели запаса устойчивости.
Выбор цикла обратной связи
Этот раздел диалогового окна позволяет задать местоположения сигналов для измерения запасов устойчивости. Можно также задать дополнительные местоположения открытия цикла для оценки цели настройки.
Measure stability margins at the following locations
Выберите в модели одно или несколько местоположений сигналов, в которых можно вычислить и ограничить запасы устойчивости. Чтобы ограничить цикл SISO, выберите одно место. Например, для ограничения запасов устойчивости в местоположении с именем
'y', нажмите
Add signal to list и выберите 'y'. Чтобы ограничить цикл MIMO, выберите несколько сигналов или векторный сигнал.Measure stability margins 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.
Желаемые поля
Этот раздел диалогового окна используется для определения минимальных коэффициентов усиления и запасов по фазе для цикла обратной связи.
Gain margin (dB)
Введите необходимый минимальный запас по амплитуде для цикла обратной связи, заданный в виде скалярного значения в дБ. Цель настройки использует дисковое усиление и запасы по фазе, которые обеспечивают более сильную гарантию устойчивости, чем классическое усиление и запасы по фазе. (Для получения дополнительной информации о полях диска см. Анализ устойчивости с использованием полей диска (Robust Control Toolbox).)
Этот запас по амплитуде показывает, насколько усиление разомкнутого контура отклика может увеличиться или уменьшиться без потери устойчивости. Для образца,
Для системы SISO введите
3задает требование, чтобы система с обратной связью оставалась стабильной для изменений коэффициента усиления без разомкнутого контура до ± 3 дБ.Для системы MIMO введите
3задает требование, чтобы закрытая система оставалась стабильной для изменений усиления до ± 3 дБ в каждом канале обратной связи. Коэффициент усиления может изменяться во всех каналах одновременно и на разную величину в каждом канале.
Phase margin (degrees)
Необходимый минимальный запас по фазе для цикла обратной связи, заданный как скалярное значение в степенях. Цель настройки использует дисковое усиление и запасы по фазе, которые обеспечивают более сильную гарантию устойчивости, чем классическое усиление и запасы по фазе. (Для получения дополнительной информации о полях диска см. Анализ устойчивости с использованием полей диска (Robust Control Toolbox).)
Запас по фазе указывает, насколько фаза разомкнутого контура реакции может увеличиться или уменьшиться без потери устойчивости. Для образца,
Для системы SISO введите
45задает требование, чтобы система с обратной связью оставалась стабильной для изменений до ± 45 ° в фазе отклика без разомкнутого контура.Для системы MIMO введите
45задает требование, чтобы закрытая система оставалась стабильной для изменения фазы до ± 45 ° в каждом канале обратной связи. Фаза может изменяться во всех каналах одновременно и на разную величину в каждом канале.
Опции
Этот раздел диалогового окна используется для определения дополнительных характеристик цели запаса устойчивости.
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.Для наилучших результатов с требованиями по запасу устойчивости выберите полосу, простирающийся примерно на одно десятилетие с каждой стороны частот среза усиления.
D scaling order
Это значение управляет порядком (количеством состояний) масштабирования, участвующего в вычислении запасов устойчивости MIMO. Статические шкалы (порядок 0 масштабирования) используются по умолчанию. Увеличение порядка может улучшить результаты за счет увеличения расчетов. Если график запаса устойчивости показывает большую погрешность между оптимизированным и фактическим запасами, рассмотрите увеличение порядка масштабирования. Смотрите Запасы устойчивости в настройке системы управления.
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
2:4в 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 Margins Goal f (x) определяется:
S = D–1[I – L (s, x)]–1D - масштабированная функция чувствительности.
L (s, x) - это формируемая разомкнутым контуром реакция.
D является автоматически вычисляемым коэффициентом масштабирования цикла. Для получения дополнительной информации о D смотрите Запасы устойчивости в Настройке системы управления.
α является скалярным параметром, вычисленным из заданных запаса по амплитуде и фазе. Дополнительные сведения о α см. в разделе Анализ устойчивости с использованием полей диска (Robust Control Toolbox).
Эта цель настройки накладывает неявное ограничение устойчивости на функцию чувствительности с обратной связью, измеренную в заданном, оцениваемом 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.