TuningGoal.Passivity class

Пакет: TuningGoal

Ограничение пассивности для настройки системы управления

Описание

Системой является passive, если все его траектории ввода-вывода (u (t), y (t)) удовлетворяют:

$\int_{0}^{T} y {(t)}^{T} u (t) d t > 0,$

для всего T> 0. Эквивалентно, система является пассивным элементом, если его частотная характеристика положительна действительный, что означает это для всего ω> 0,

$G (j ω) + G {(j ω)}^{H} > 0$

Используйте TuningGoal.Passivity осуществлять пассивность ответа между заданными вводами и выводами, при использовании настраивающей команды системы управления такой как systune. Можно также использовать TuningGoal.Passivity гарантировать конкретный избыток или нехватку пассивности (см. getPassiveIndex).

Конструкция

Req = TuningGoal.Passivity(inputname,outputname) создает настраивающуюся цель по осуществлению пассивности ответа от заданных входных параметров до заданных выходных параметров.

Req = TuningGoal.Passivity(inputname,outputname,nu,rho) создает настраивающуюся цель по осуществлению:

$\int_{0}^{T} y {(t)}^{T} u (t) d t > ν \int_{0}^{T} u {(t)}^{T} u (t) d t + ρ \int_{0}^{T} y {(t)}^{T} y (t) d t,$

для всего T> 0. Эта настраивающая цель осуществляет избыток пассивности при вводах или выводах когда nu > 0 или rho > 0, соответственно. Настраивающаяся цель допускает нехватку входной пассивности когда nu < 0. Смотрите getPassiveIndex для получения дополнительной информации об этих индексах.

Входные параметры

`inputname`	Входные сигналы для настраивающейся цели в виде вектора символов или, для нескольких - входные настраивающие цели, массив ячеек из символьных векторов. Если вы используете настраивающуюся цель настроить Simulink^® модель системы управления, затем `inputname` может включать: Любой вход модели. Любая линейная аналитическая точка отмечена в модели. Любой линейный анализ указывает в `slTuner` Интерфейс (Simulink Control Design) сопоставлен с моделью Simulink. Использование `addPoint` (Simulink Control Design), чтобы добавить анализ указывает на `slTuner` интерфейс. Использование `getPoints` (Simulink Control Design), чтобы получить список аналитических точек, доступных в `slTuner` взаимодействуйте через интерфейс к своей модели. Например, предположите что `slTuner` интерфейс содержит аналитические точки `u1` и `u2`. Используйте `'u1'` определять ту точку как входной сигнал при создании настраивающихся целей. Используйте `{'u1','u2'}` определять двухканальный вход. Если вы используете настраивающуюся цель настроить обобщенное пространство состояний (`genss`) модель системы управления, затем `inputname` может включать: Любой вход `genss` модель Любой `AnalysisPoint` местоположение в модели системы управления Например, если вы настраиваете модель системы управления, `T`, затем `inputname` может быть любое входное имя в `T.InputName`. Кроме того, если `T` содержит `AnalysisPoint` блокируйтесь с местоположением под названием `AP_u`, затем `inputname` может включать `'AP_u'`Использование `getPoints` получить список аналитических точек, доступных в a `genss` модель. Если `inputname` `AnalysisPoint` местоположение обобщенной модели, входной сигнал для настраивающейся цели является подразумеваемым входом, сопоставленным с `AnalysisPoint` блок: Для получения дополнительной информации об аналитических точках в моделях системы управления, смотрите представляющего интерес Марка Сигнэлса для Анализа и проектирования Системы управления.
`outputname`	Выходные сигналы для настраивающейся цели в виде вектора символов или, для нескольких - выходные настраивающие цели, массив ячеек из символьных векторов. Если вы используете настраивающуюся цель настроить модель Simulink системы управления, то `outputname` может включать: Любой выход модели. Любая линейная аналитическая точка отмечена в модели. Любой линейный анализ указывает в `slTuner` Интерфейс (Simulink Control Design) сопоставлен с моделью Simulink. Использование `addPoint` (Simulink Control Design), чтобы добавить анализ указывает на `slTuner` интерфейс. Использование `getPoints` (Simulink Control Design), чтобы получить список аналитических точек, доступных в `slTuner` взаимодействуйте через интерфейс к своей модели. Например, предположите что `slTuner` интерфейс содержит аналитические точки `y1` и `y2`. Используйте `'y1'` определять ту точку как выходной сигнал при создании настраивающихся целей. Используйте `{'y1','y2'}` определять двухканальный выход. Если вы используете настраивающуюся цель настроить обобщенное пространство состояний (`genss`) модель системы управления, затем `outputname` может включать: Любой выход `genss` модель Любой `AnalysisPoint` местоположение в модели системы управления Например, если вы настраиваете модель системы управления, `T`, затем `outputname` может быть любое выходное имя в `T.OutputName`. Кроме того, если `T` содержит `AnalysisPoint` блокируйтесь с местоположением под названием `AP_u`, затем `outputname` может включать `'AP_u'`Использование `getPoints` получить список аналитических точек, доступных в a `genss` модель. Если `outputname` `AnalysisPoint` местоположение обобщенной модели, выходным сигналом для настраивающейся цели является подразумеваемый выход, сопоставленный с `AnalysisPoint` блок: Для получения дополнительной информации об аналитических точках в моделях системы управления, смотрите представляющего интерес Марка Сигнэлса для Анализа и проектирования Системы управления.
`nu`	Целевая пассивность во входных параметрах перечислена в `inputname`В виде скалярного значения. Входной индекс пассивности задан как самое большое значение ν для который: $\int_{0}^{T} y {(t)}^{T} u (t) d t > ν \int_{0}^{T} u {(t)}^{T} u (t) d t,$ для всего T> 0. Эквивалентно, `nu` самый большой ν для который: $G (j ω) + G {(j ω)}^{H} > 2 ν I$ Когда вы устанавливаете целевой `nu` в `TuningGoal.Passivity` цель, настраивающееся программное обеспечение: Гарантирует, что заданный ответ вводится строго пассивный когда `nu` > 0. Величина `nu` устанавливает необходимый избыток пассивности. Позволяет ответу не быть введенным строго пассивный когда `nu` <0. Величина `nu` устанавливает разрешенную нехватку пассивности. Значение по умолчанию: 0
`rho`	Целевая пассивность при выходных параметрах перечислена в `outputname`В виде скалярного значения. Выходной индекс пассивности задан как самое большое значение ρ для который: $\int_{0}^{T} y {(t)}^{T} u (t) d t > ρ \int_{0}^{T} y {(t)}^{T} y (t) d t,$ для всего T> 0. Когда вы устанавливаете целевой `rho` в `TuningGoal.Passivity` цель, настраивающееся программное обеспечение: Гарантирует, что заданный ответ выводится строго пассивный когда `rho` > 0. Величина `rho` устанавливает необходимый избыток пассивности. Позволяет ответу не быть выведенным строго пассивный когда `rho` <0. Величина `rho` устанавливает разрешенную нехватку пассивности. Значение по умолчанию: 0

Свойства

`IPX`	Целевая пассивность во входных параметрах, сохраненных как скалярное значение. Это значение задает необходимое количество пассивности во входных параметрах, перечисленных в `inputname`. Начальное значение этого свойства установлено входным параметром `nu` когда вы создаете `TuningGoal.Passivity` цель. Значение по умолчанию: 0
`OPX`	Целевая пассивность при выходных параметрах, сохраненных как скалярное значение. Это значение задает необходимое количество пассивности при выходных параметрах, перечисленных в `outputname` Начальное значение этого свойства установлено входным параметром `rho` когда вы создаете `TuningGoal.Passivity` цель. Значение по умолчанию: 0
`Focus`	Диапазон частот, в котором настройка цели осуществляется в виде вектора-строки из формы `[min,max]`. Установите `Focus` свойство ограничить осуществление настраивающейся цели к конкретному диапазону частот. Опишите это значение в единицах частоты модели системы управления, которую вы настраиваете (rad/`TimeUnit`). Например, предположите `Req` настраивающаяся цель, которую вы хотите применить только между 1 и 100 рад/с. Чтобы ограничить настраивающуюся цель этой полосой, используйте следующую команду: Req.Focus = [1,100]; Значение по умолчанию: `[0,Inf]` в течение непрерывного времени; `[0,pi/Ts]` в течение дискретного времени, где `Ts` шаг расчета модели.
`Input`	Входной сигнал называет в виде массива ячеек из символьных векторов. Имена входного сигнала задают входные местоположения для определения пассивности, первоначально заполненной `inputname` аргумент.
`Output`	Выходной сигнал называет в виде массива ячеек из символьных векторов. Имена выходного сигнала задают выходные местоположения для определения пассивности, первоначально заполненной `outputname` аргумент.
`Models`	Модели, к которым настраивающаяся цель применяется в виде вектора из индексов. Используйте `Models` свойство при настройке массива моделей системы управления с `systune`, осуществлять настраивающуюся цель для подмножества моделей в массиве. Например, предположите, что вы хотите применить настраивающуюся цель, `Req`, к вторым, третьим, и четвертым моделям в массиве моделей передал `systune`. Чтобы ограничить осуществление настраивающейся цели, используйте следующую команду: Req.Models = 2:4; Когда `Models = NaN`, настраивающаяся цель применяется ко всем моделям. Значение по умолчанию: `NaN`
`Openings`	Обратная связь, чтобы открыться при оценке настраивающейся цели в виде массива ячеек из символьных векторов, которые идентифицируют открывающие цикл местоположения. Настраивающаяся цель оценена против настройки разомкнутого контура, созданной вводной обратной связью в местоположениях, которые вы идентифицируете. Если вы используете настраивающуюся цель настроить модель Simulink системы управления, то `Openings` может включать любую линейную аналитическую точку, отмеченную в модель или любую линейную аналитическую точку в `slTuner` Интерфейс (Simulink Control Design) сопоставлен с моделью Simulink. Использование `addPoint` (Simulink Control Design), чтобы добавить аналитические точки и открытия цикла к `slTuner` интерфейс. Использование `getPoints` (Simulink Control Design), чтобы получить список аналитических точек, доступных в `slTuner` взаимодействуйте через интерфейс к своей модели. Если вы используете настраивающуюся цель настроить обобщенное пространство состояний (`genss`) модель системы управления, затем `Openings` может включать любого `AnalysisPoint` местоположение в модели системы управления. Использование `getPoints` получить список аналитических точек, доступных в `genss` модель. Например, если `Openings = {'u1','u2'}`, затем настраивающаяся цель оценена с циклами, открытыми в аналитических точках `u1` и `u2`. Значение по умолчанию: `{}`
`Name`	Имя настраивающейся цели в виде вектора символов. Например, если `Req` настраивающаяся цель: Req.Name = 'LoopReq'; Значение по умолчанию: `[]`

Примеры

свернуть все

Требование пассивности

Скрипт Open Live Script

Создайте требование, которое гарантирует, что пассивность в ответе от входа или анализе указывает 'u' к выходу или анализу указывают 'y' в системе управления.

TG = TuningGoal.Passivity('u','y');

Используйте viewGoal визуализировать настраивающуюся цель.

viewGoal(TG)

Figure contains an axes object. The axes object is empty. This object represents Normalized bound.

Требованию удовлетворяют когда относительный индекс R пассивности <1 на всех частотах. Заштрихованная область представляет область, где требование нарушено. Когда вы используете это требование, чтобы настроить систему управления CL, viewGoal(TG,CL) показывает R для заданных вводов и выводов на этом графике, позволяя вам идентифицировать частотные диапазоны, в которых нарушено требование пассивности.

Введите пассивность в заданном частотном диапазоне

Скрипт Open Live Script

Создайте требование, которое гарантирует что ответ от входа 'u' к выходу 'y' вводится строго пассивный элемент, с избытком пассивности 2.

TGi = TuningGoal.Passivity('u','y',2,0);

Ограничьте требование, чтобы применяться только в частотном диапазоне между 0 и 10 рад/с.

TGi.Focus = [0 10];

Советы

Использование viewGoal визуализировать эту настраивающую цель. Для осуществления пассивности с nu = 0 и rho = 0, viewGoal строит относительные индексы пассивности в зависимости от частоты (см. passiveplot). Это сингулярные значения $(I - G (j ω)) {(I - G (j ω))}^{- 1}$ . Передаточная функция G от inputname к outputname (оцененный с циклами открываются, как задано в Openings) пассивный элемент, когда самое большое сингулярное значение меньше 1 на всех частотах.
Для ненулевого nu или rho, viewGoal строит относительный индекс как описано в Алгоритмах.
Эта настраивающая цель налагает неявное ограничение минимальной фазы на передаточную функцию G + I. Нулями передачи G + I является stabilized dynamics для этой настраивающей цели. MinDecay и MaxRadius опции systuneOptions управляйте границами на этих неявно ограниченных движущих силах. Если оптимизации не удается соответствовать границам по умолчанию, или если конфликт границ по умолчанию с другими требованиями, использовать systuneOptions изменить эти значения по умолчанию.

Алгоритмы

Когда вы настраиваете систему управления с помощью TuningGoal, программное обеспечение преобразует настраивающуюся цель в нормированное скалярное значение f (x), где x является вектором из свободных (настраиваемых) параметров в системе управления. Программное обеспечение затем настраивает значения параметров, чтобы минимизировать f (x) или управлять f (x) ниже 1, если настраивающейся целью является трудное ограничение.

Для TuningGoal.Passivity цель, для передаточной функции с обратной связью G(s,x) от inputname к outputname, f (x) дают:

$f (x) = \frac{R}{1 + R / R_{\max}}, R_{\max} = 10^{6} .$

R является относительным индексом сектора (см. getSectorIndex) из [G(s,x);I], для сектора, представленного:

$Q = (\begin{matrix} 2 ρ & - I \\ - I & 2 ν \end{matrix}),$

использование значений OPX и IPX свойства для ρ и ν, соответственно.

Смотрите также

Документация