Основы оценки частотной характеристики в режиме онлайн
Блок Frequency Response Estimator в Simulink® Control Design™ позволяет вам измерить частотную характеристику вашей системы в операции. Блок выполняет эксперимент, который вводит сигналы в объект и измеряет выход объекта. Если у вас есть продукт генерации кода, такой как Simulink Coder™, можно сгенерировать код, который реализует алгоритм оценки на оборудовании. Развертывание алгоритма на оборудовании позволяет вам измерить частотную характеристику физического объекта в режиме реального времени.
Встроенная оценка частотной характеристики является полезной опцией, когда у вас есть физический объект и тестовое ложе или окружение управления для работы. В этом случае можно развернуть блок Frequency Response Estimator на своем оборудовании. Вы запускаете процесс настройки через вход в блок, поэтому можете настроить контроллер в любое время. Для получения дополнительной информации смотрите Развертывание Алгоритма Оценки Частотной Характеристики для Использования в реальном времени.
Если у вас есть модель объекта управления в Simulink, можно использовать блок Frequency Response Estimator для предварительного просмотра реакции объекта и настройки эксперимента перед выполнением оценки в реальном времени. Это помогает гарантировать, что оценка в реальном времени не выводит вашу систему из желаемой рабочей области значений. Для получения дополнительной информации смотрите Онлайн-оценку с использованием объекта, смоделированного в Simulink. Можно также использовать блок, чтобы получить частотную характеристику объекта, который не может быть линеаризирован в Simulink, в качестве альтернативы офлайн оценке частотной характеристики с Model Linearizer или frestimate.
Когда не использовать онлайн-оценку частотной характеристики
Вы можете использовать онлайн оценку частотной характеристики с любым стабильным объектом SISO. Для нестабильного объекта онлайн-оценка работает в системе с обратной связью строения при условии, что закрытый цикл внутренне стабильна. Система с обратной связью внутренне устойчива тогда и только тогда, когда корни номинального характеристического уравнения с обратной связью лежат в открытой левой полуплоскости. Для объекта с передаточной функцией G = NG/ DG и контроллером C = NC/ DC, характеристическое уравнение :
DGDC + NGNC = 0.
На практике это условие означает, что никакие нестабильные полюсы в G не стабилизируются удалением нулей-полюсов в GC. Не используйте онлайн-оценку с нестабильным объектом, который не соответствует этому условию.
Оценка онлайновой частотной характеристики не работает хорошо, когда в ходе оценочного эксперимента на объекте наблюдаются большие нарушения порядка. Нарушения порядка искажают реакцию объекта на сигналы возмущения, получая плохие результаты оценки.
Системные строения для онлайн-оценки частотной характеристики
Чтобы использовать онлайн-оценку частотной характеристики, вы конфигурируете и развертываете блок Frequency Response Estimator. Блок выполняет эксперимент по оценке, вводя тестовые сигналы в объект и измеряя отклик системы.
Следующая принципиальная схема иллюстрирует типовое строение для подбора кривой блока Frequency Response Estimator в системе с обратной связью.
В этом строении блок получает u сигнала управления, добавляет к нему возмущение, u, и вводит возмущенный сигнал непосредственно в объект. Затем он измеряет реакцию объекта управления y и использует результат для вычисления предполагаемой частотной характеристики .
Кроме того, можно сконфигурировать блок таким образом, чтобы выход был только u возмущения. Затем можно добавить этот сигнал к вводу объекта управления самостоятельно, как показано на следующей принципиальной схеме.
В качестве альтернативы замкнутой системе строений показанной выше, можно использовать блок в разомкнутый контур установке, обычно используя постоянный входной сигнал u, чтобы привести установку в требуемую рабочую точку. Рекомендуется использовать строение с обратной связью, особенно для оценки в реальном времени. В системе с обратной связью контроллер работает, чтобы подавить введенное возмущение и поддерживать безопасную работу установки.
Рабочий процесс оценки
Общий рабочий процесс оценки частотной характеристики в режиме онлайн следующий.
Включите блок Frequency Response Estimator в систему в одной из описанных выше строений.
Сконфигурируйте сигнал запуска/остановки, который управляет, когда начинается и заканчивается эксперимент по оценке. Вы можете использовать этот сигнал, чтобы начать эксперимент в любое время.
Сконфигурируйте параметры эксперимента, такие как частоты, на которых можно оценить ответ, и амплитуды введенных возмущений.
Запустите эксперимент с помощью сигнала start/stop, и позволите ему работать достаточно долго для процесса оценки, основываясь на длине эксперимента, рекомендованной блоком.
Остановите эксперимент и исследуйте расчетную частотную характеристику.
Для получения подробной информации о выполнении каждого из этих шагов смотрите: