Чтобы линеаризировать подсистему, цикл или блок в вашей модели, вы используете точки анализа. Каждая точка анализа, которую вы задаете в модели, может служить одной или нескольким из следующих целей:
Вход - Программа вводит аддитивный входной сигнал в точку анализа, например, чтобы смоделировать нарушение порядка на входе объекта.
Выход - Программное обеспечение измеряет значение сигналов в точке, для примера, чтобы изучить влияние нарушения порядка на выход объекта.
Открытие цикла - программное обеспечение интерпретирует пропуск потока сигналов в точке, например, чтобы изучить реакцию разомкнутого контура на входе объекта.
Чтобы вычислить линейную модель для фрагмента вашей системы, задайте входную и выходные точки линеаризации на входном и выходном сигнале к фрагменту модели, которую вы хотите линеаризировать. Чтобы вычислить разомкнутый контур реакцию, задайте открытия цикла, чтобы разбить поток сигналов. Можно также вычислить линейные модели MIMO путем определения нескольких входных и выходных точек.
Можно задать следующие типы точек линейного анализа с помощью Simulink® Control Design™ программным обеспечением. Эти точки анализа являются чистыми аннотациями и не влияют на симуляцию модели.
| Точка анализа | Описание |
|---|---|
Входное возмущение
| Задает аддитивный вход для сигнала. Чтобы задать передаточную функцию для линеаризованной системы, можно использовать вход возмущение с выходом измерением или разомкнутый контур выхода. Например, чтобы вычислить ответ G / (1 + <reservedrangesplaceholder3> <reservedrangesplaceholder2>) в системе примера, определите волнение входа du и измерение выхода y как показано.
|
Выходное измерение
| Выполняет измерение в сигнале. Чтобы задать передаточную функцию для линеаризованной системы, можно использовать выход измерение с входным возмущением или разомкнутым контуром входом. Например, чтобы вычислить ответ - K / (1 + <reservedrangesplaceholder3> <reservedrangesplaceholder2>) в системе примера, определите точку измерения выхода u и волнение входа dy как показано.
|
Цикл пропуска
| Задает открытие цикла. Используйте пропуск цикла, чтобы вычислить передаточную функцию без разомкнутого контура вокруг цикла. Обычно вы используете пропуски цикла, когда у вас есть вложенные циклы или хотите игнорировать эффект некоторых циклов. В системе примера пропуск цикла останавливает поток сигналов на u. В результате передаточная функция от входного возмущения de к выходному y измерения равняется 0.
|
Разомкнутый контур
| Задает пропуск цикла с последующим входом возмущением. Чтобы линеаризировать объект или контроллер, можно использовать разомкнутый контур вход с выходом измерением или разомкнутым контуром выхода. Например, чтобы линеаризировать объект в системе примера, добавьте вход без разомкнутого контура перед G и выходной y измерения после G, как показано. Вход разомкнутого контура разбивает поток сигналов на u и добавляет входное du возмущения.
|
Выходные данные разомкнутого контура
| Задает измерение выхода, за которым следует пропуск цикла. Чтобы линеаризировать объект или контроллер, можно использовать выход без разомкнутого контура с входным возмущением или вход без разомкнутого контура. Например, чтобы вычислить ответ - K в системе примера, добавьте выход без разомкнутого контура после K и входное возмущение, dy после G, как показано. Выход без разомкнутого контура нарушает поток сигналов и добавляет выходной u измерения.
|
Передаточная функция цикла
| Задает измерение выхода перед циклом пропуска за которым следует вход возмущение. Чтобы вычислить передаточную функцию без разомкнутого контура вокруг цикла, используйте точку анализа передачи цикла. Например, чтобы вычислить - K G в системе примера, задайте точку анализа переноса цикла как показано на рисунке. Программа добавляет выходное измерение u нарушает поток сигнала и добавляет входное du возмущения.
|
Функция чувствительности
| Задает возмущение входа, за которым следует выход измерение. Функция чувствительности измеряет, насколько чувствителен сигнал к дополнительному нарушению порядка. Чувствительность является мерой с обратной связью. Обратная связь уменьшает чувствительность в полосе, где коэффициент усиления без разомкнутого контура больше Например, чтобы вычислить чувствительность на входе объекта примера системы, добавьте точку анализа функции чувствительности, как показано. Программное обеспечение добавляет входа возмущения du за которым следует выход u измерения. Передаточная функция замкнутой системы от du до u равна 1/( 1 + K G).
|
Дополнительная функция чувствительности
| Задает измерение выхода с последующим входом возмущением. Дополнительная функция чувствительности в точке является передаточной функцией от нарушения порядка в точке до измерения в той же точке. В отличие от функции чувствительности, нарушение порядка складывается после измерения. Используйте эту точку анализа, чтобы вычислить передаточную функцию с обратной связью вокруг цикла. Например, чтобы вычислить передаточную функцию с обратной связью для примера системы, добавьте дополнительную точку анализа функции чувствительности, как показано. Программное обеспечение добавляет выходное u измерения, за которым следуют и входные du возмущения. Передаточная функция с обратной связью от du до u является - K G/( 1 + K G).
|
Если ваша модель содержит один или несколько контуров обратной связи, можно выбрать линеаризацию разомкнутого контура или системы с обратной связью.
Чтобы удалить эффекты цикла обратной связи, использование точек анализа позволяет вставить открытие цикла, не ломая вручную сигнальную линию. Вручную удаление сигнала обратной связи из нелинейной модели изменяет рабочую точку модели и создает другую линейную модель. Для получения дополнительной информации см. раздел «Как программное обеспечение обрабатывает открытия циклов».
Правильное размещение открытия цикла важно для получения линейной модели, которую вы хотите. Чтобы понять различие между разомкнутым контуром и с обратной связью, рассмотрите следующую систему управления с одним циклом.
Предположим, что вы хотите линеаризировать объект P около равновесной рабочей точки модели.
Чтобы линеаризировать только объект, вы открываете цикл на выходе блока P. Если вы не открываете цикл, линеаризированная модель между U и Y включает эффект цикла обратной связи.
| Цикл открыт на Y? | Передаточная функция от U к Y |
|---|---|
| Да |
|
| Нет |
|
Открытие цикла не должно находиться в том же месте, что и входная или выходная точка линеаризации. Например, следующая система имеет открытие цикла после усиления на внешнем цикле обратной связи, что удаляет эффект этого цикла из линеаризации. В результате только синие блоки находятся на пути линеаризации.
В этом примере, если вы помещаете открытие цикла в том же месте, что и выходная точка линеаризации, эффект внутреннего цикла также удаляется из результата линеаризации.
Существует несколько способов задать фрагмент модели, которую вы хотите линеаризировать, используя линейные точки анализа. Каждый метод имеет свои преимущества и зависит от того, какой инструмент линеаризации вы используете. Дополнительные сведения о выборе инструментов линеаризации см. в разделе «Выбор инструментов линеаризации».
| Задайте фрагмент модели... | Используйте этот метод, если... | Для получения дополнительной информации смотрите... |
|---|---|---|
| В модели Simulink | Необходимо сохранить точки анализа непосредственно в модели или графически отобразить точки анализа в модели. | Задайте фрагмент модели, которая будет линеаризироваться в модели Simulink |
| Использование Model Linearizer | Вы хотите линеаризировать модель в интерактивном режиме, используя Model Linearizer, не меняя модель Simulink. Используя этот метод, вы можете задать несколько передаточных функций без разомкнутого контура или с обратной связью для вашей модели. | Задайте Фрагмент модели для линеаризации в Model Linearizer |
В командной строке использование linio команда | Вы хотите линеаризировать модель, используя linearize команда. Используя linio не изменяет модель Simulink. | Задайте фрагмент модели для линеаризации в командной строке |
Используя slLinearizer интерфейс | Вы хотите получить несколько передаточных функций без разомкнутого контура или с обратной связью от линеаризованной системы без перекомпиляции модели. Использование этого метода не изменяет модель Simulink. | Маркируйте интересующие сигналы для пакетной линеаризации |
Используя slTuner интерфейс | Вы хотите получить несколько передаточных функций без разомкнутого контура или с обратной связью от настроенной системы управления без перекомпиляции модели. Использование этого метода не изменяет модель Simulink. | Отметьте интересующие вас сигналы для анализа и проекта системы управления |
| Как определенный блок или подсистема | Вы хотите линеаризировать определенный блок или подсистему, не определяя точки анализа для всех входных и выходных входов блоков. Использование этого метода не изменяет модель Simulink. | Линеаризация объекта |
linearize | linio | slLinearizer | slTuner
