Формы неопределенности модели включают:
Неопределенность в параметрах базовых моделей дифференциального уравнения
Неопределенность частотного диапазона, которая часто определяет количество неопределенности модели путем описания абсолютной или относительной неопределенности в частотной характеристике процесса
Используя эти два основных базовых блока, наряду с обычными системными командами создания (такими как ss
и tf
), можно легко создать неопределенные системные модели.
Неопределенный параметр имеет имя (раньше идентифицировал его в неопределенной системе многими неопределенными параметрами), и номинальная стоимость. Будучи сомнительным, это также имеет изменчивость, описанную одним из следующих способов:
Аддитивное отклонение от номинала
Область значений о номинале
Отклонение процента от номинала
Создайте действительный параметр, с именем '|bw |', номинальная стоимость 5, и неопределенность процента в 10%.
bw = ureal('bw',5,'Percentage',10)
bw = Uncertain real parameter "bw" with nominal value 5 and variability [-10,10]%.
Эта команда создает ureal
возразите, что хранит много параметров в его свойствах. Просмотрите свойства bw
.
get(bw)
NominalValue: 5 Mode: 'Percentage' Range: [4.5000 5.5000] PlusMinus: [-0.5000 0.5000] Percentage: [-10 10] AutoSimplify: 'basic' Name: 'bw'
Обратите внимание на то, что область значений изменения (Range
свойство) и аддитивное отклонение от номинала (PlusMinus
свойство), сопоставимы с Percentage
значение свойства.
Можно создать пространство состояний и модели передаточной функции с неопределенными действительными коэффициентами с помощью ureal
объекты. Результатом является неопределенное пространство состояний (uss
объект. Как пример, используйте неопределенный действительный параметр bw
смоделировать систему первого порядка, полоса пропускания которой между 4.5 и 5,5 рад/с.
H = tf(1,[1/bw 1])
H = Uncertain continuous-time state-space model with 1 outputs, 1 inputs, 1 states. The model uncertainty consists of the following blocks: bw: Uncertain real, nominal = 5, variability = [-10,10]%, 1 occurrences Type "H.NominalValue" to see the nominal value, "get(H)" to see all properties, and "H.Uncertainty" to interact with the uncertain elements.
Обратите внимание на то, что результат H
неопределенная система, названная uss
модель. Номинальная стоимость H
пространство состояний (ss
) модель. Проверьте, что полюс в-5, как ожидалось от номинальной стоимости неопределенного параметра 5.
pole(H.NominalValue)
ans = -5
Затем используйте bodeplot
и stepplot
исследовать поведение H
. Эти команды строят ответы номинальной системы и много случайных выборок неопределенной системы.
bodeplot(H,{1e-1 1e2});
stepplot(H)
В то время как существуют изменения полосы пропускания и постоянной времени H
, высокочастотный крен прочь на уровне 20 дБ/десятилетие независимо от значения bw
. Можно получить более сложное неопределенное поведение, которое обычно происходит на высоких частотах с помощью ultidyn
неопределенный элемент.
Неофициальный способ описать различие между моделью процесса и фактическим поведением процесса в терминах полосы пропускания. Распространено услышать, что “Модель хороша к 8 радианам/секунда”. Точное значение не ясно, но разумно полагать, что для частот ниже, чем, скажем, 5 рад/с, модель точна, и для частот вне, скажем, 30 рад/с, модель является не обязательно представительной для поведения процесса. В частотном диапазоне между 5 и 30, ухудшается гарантируемая точность модели.
Неопределенный линейный, независимый от времени объект динамики ultidyn
может использоваться, чтобы смоделировать этот тип знания. ultidyn
объект представляет неизвестную линейную систему, чья только известный атрибут является универсальной величиной, привязал ее частотную характеристику. Когда вместе с номинальной моделью и формирующий фильтром частоты, ultidyn
объекты могут использоваться, чтобы получить неопределенность, сопоставленную с динамикой модели.
Предположим что поведение системы, смоделированной H
значительно отклоняет от его поведения первого порядка вне 9 рад/с, например, приблизительно 5%-й потенциальной относительной погрешности в низкой частоте, увеличиваясь до 1 000% на высокой частоте где H
крен прочь. Для того, чтобы смоделировать неопределенность частотного диапазона, аналогичную описанному выше использования ultidyn
объекты, выполните эти шаги:
Создайте номинальную систему Gnom
, использование tf
, ss
, или zpk
. Gnom
самостоятельно может уже иметь неопределенность параметра. В этом случае Gnom
H
, система первого порядка с неопределенной постоянной времени.
Создайте фильтр W
, названный “весом”, величина которого представляет относительную неопределенность на каждой частоте. Служебный makeweight
полезно для создания весов первого порядка с низким определенным - и высокочастотные усиления и заданная частота среза усиления.
Создайте ultidyn
объект Delta
с величиной, связанной равный 1.
Неопределенная модель G
формируется G = Gnom*(1+W*Delta)
.
Если величина W
представляет абсолют (а не родственник) неопределенность, используйте формулу G = Gnom + W*Delta
вместо этого.
Следующие команды выполняют эти шаги:
bw = ureal('bw',5,'Percentage',10); H = tf(1,[1/bw 1]); Gnom = H; W = makeweight(.05,9,10); Delta = ultidyn('Delta',[1 1]); G = Gnom*(1+W*Delta)
G = Uncertain continuous-time state-space model with 1 outputs, 1 inputs, 2 states. The model uncertainty consists of the following blocks: Delta: Uncertain 1x1 LTI, peak gain = 1, 1 occurrences bw: Uncertain real, nominal = 5, variability = [-10,10]%, 1 occurrences Type "G.NominalValue" to see the nominal value, "get(G)" to see all properties, and "G.Uncertainty" to interact with the uncertain elements.
Обратите внимание на то, что результат G
также неопределенная система, с зависимостью от обоих Delta
и bw
. Можно использовать bode
сделать Диаграмму Боде 20 случайных выборок G'
s поведение по частотному диапазону [0.1 100] rad/s.
bode(G,{1e-1 1e2})
Особый случай динамической неопределенности является неопределенностью в усилении и фазой в обратной связи. Моделирование усиления и изменений фазы вашей неопределенной системной модели позволяет вам проверить запасы устойчивости во время анализа робастности или осуществить их во время устойчивого проектирования контроллера. Используйте umargin
блок системы управления, чтобы представлять усиление и изменения фазы обратной связи. Для получения дополнительной информации смотрите Неопределенное Усиление и Фазу.