Рабочая точка динамической системы задает начальные состояния и входные сигналы корневого уровня модели в конкретное время. Для получения дополнительной информации о рабочих точках смотрите О рабочих точках.
Чтобы найти установившиеся рабочие точки, можно использовать основанные на оптимизации поисковые снимки или снимки симуляции.
Можно вычислить установившуюся рабочую точку (или равновесную рабочую точку) с помощью численных методов оптимизации, чтобы соответствовать вашим спецификациям. Получившаяся рабочая точка состоит из значений равновесного состояния и соответствующих входных уровней модели. Успешный поиск рабочей точки находит рабочую точку очень близкой к истинному установившемуся решению.
Используйте основанный на оптимизации поиск, когда у вас есть знания о состояниях рабочей точки и соответствующих уровнях входного и выходного сигнала модели. Можно использовать это знание, чтобы задать начальные догадки или ограничения для следующих переменных в равновесии:
Начальные значения состояния
Состояния в равновесии
Максимальные или минимальные ограничения на значения состояний, входные уровни и выходные уровни
Известные (фиксированные) значения состояния, входные уровни или выходные уровни
Ваш поиск рабочей точки может не сходиться к установившейся рабочей точке, когда вы переопределяете оптимизацию, задавая:
Начальные предположения для значений установившейся рабочей точки, которые находятся далеко от желаемой установившейся рабочей точки.
Несовместимые входы, выхода или состояния при равновесии.
Вы можете контролировать точность поиска рабочей точки, сконфигурировав настройки алгоритма оптимизации.
Можно вычислить установившуюся рабочую точку путем симуляции модели, пока она не достигнет установившегося условия. Для этого задайте начальные условия для симуляции, которые находятся вблизи желаемой установившейся рабочей точки.
Используйте симуляционный моментальный снимок, когда время, необходимое для достижения симуляции устойчивого состояния, достаточно короткое. Алгоритм извлекает значения рабочих точек, когда симуляция достигает устойчивого состояния.
Основанные на симуляции расчеты дают плохие результаты рабочих точек, когда вы задаете:
Время симуляции, которое недостаточно велико, чтобы привести модель в устойчивое состояние.
Начальные условия, которые не заставляют модель достигать истинного равновесия.
Обычно можно объединить снимок симуляции и основанный на оптимизации поиск, чтобы улучшить результаты рабочей точки. Например, симулируйте модель, пока она не достигнет окрестности устойчивого состояния и используйте полученный снимок симуляции, чтобы задать начальные условия для основанного на оптимизации поиска.
Примечание
Если ваш Simulink® модель имеет внутренние состояния, не линеаризируйте эту модель в рабочей точке, которую вы вычисляете из снимка симуляции. Вместо этого попробуйте линеаризировать модель с помощью моментального снимка симуляции или в рабочей точке от основанного на оптимизации поиска.
При вычислении установившейся рабочей точки не все состояния должны быть в равновесии. Маятник является примером системы, в которой можно найти рабочую точку со всеми состояниями в установившемся состоянии. Однако для других типов систем может не быть рабочей точки, где все состояния находятся в равновесии, и приложение не требует, чтобы все состояния рабочих точек были в равновесии.
Например, предположим, что вы создаете модель автомобиля для приложения круиз-контроля с этими состояниями:
Положение и скорость транспортного средства
Топливо и скорости потока жидкости воздуха в двигатель
Если ваша цель - изучить поведение автомобиля при постоянной крейсерской скорости, вам нужна рабочая точка с скоростью, воздушной скоростью потока жидкости и скоростью потока жидкости топлива в установившемся состоянии. Однако положение транспортного средства не находится в установившемся состоянии, потому что транспортное средство движется с постоянной скоростью. Отсутствие переменной статического положения является хорошим для приложения круиз-контроля, потому что положение не оказывает существенного влияния на поведение круиз-контроля. В этом случае вам не нужно переопределять поиск оптимизации для рабочей точки, требуя, чтобы все состояния были в равновесии.
Подобные ситуации появляются и в аэрокосмических системах при анализе динамики самолета при разных маневрах.
Simulink Control Design™ позволяет вам искать рабочие точки вашей модели Simulink как программно в командной строке, так и в интерактивном режиме, используя одно из двух приложений.
| Инструмент поиска | Когда использовать |
|---|---|
findop |
|
| Steady State Manager |
|
| Model Linearizer |
|
Simulink обеспечивает trim команда для поиска в установившейся рабочей точке. Однако, findop в Simulink Control Design предоставляет несколько преимуществ перед использованием trim при выполнении основанного на оптимизации поиска рабочей точки.
| Simulink Control Design Поиск рабочей точки | Поиск рабочей точки Simulink | |
|---|---|---|
| Пользовательский интерфейс | Да | Нет - только trim доступно. |
| Несколько методов оптимизации | Да | Нет - только один метод оптимизации |
| Ограничьте состояние, вход и вывод переменных, используя верхнюю и нижнюю границы | Да | Нет |
| Задайте выходное значение блоков, которые не связаны с исходными портами корневой модели | Да | Нет |
| Установившиеся рабочие точки для моделей с дискретными состояниями | Да | Нет |
| Модель-ссылка | Да | Нет |
| Simscape™ Multibody™ интегрирование | Да | Нет |