选择确定的植物结构- MATLAB & Simulink - MathWorks澳大利亚金宝app - 金宝app,下载188bet金宝搏,金宝搏官方网站

选择确定的植物结构

PID调谐器提供用于表示工厂动态的两种类型的模型结构:过程模型和状态空间模型。

使用您的系统特性知识和应用程序所需的准确性级别来选择模型结构。在没有任何先验信息的情况下，通过分析实验得到的系统的阶跃响应和频率响应，可以深入了解动力学和延迟的顺序。有关更多信息，请参阅系统识别工具箱™文档中的以下内容:

相关模型(系统识别工具箱)
频率特性模型(系统识别工具箱)

您选择的每个模型结构都有关联的动态元素，或者模型参数．您可以手动或自动地调整这些参数的值，以找到与测量或模拟响应数据匹配的已识别模型。在许多情况下，当您不确定要使用的最佳结构时，它有助于从最简单的模型结构开始，即单极传递函数。您可以逐步尝试识别高阶结构，直到工厂响应和测量输出之间达到令人满意的匹配。状态空间模型结构允许基于输入-输出数据的分析自动搜索最佳模型顺序。

当您开始植物识别任务时，默认情况下将选择具有一个实极的传递函数模型结构。这种默认设置对数据的性质不敏感，可能不适合您的应用程序。因此，建议您在进行参数识别之前选择合适的模型结构。

流程模型

过程模型是具有三个或更少极点的传递函数，可以通过添加零元素、延迟元素和积分器元素来扩充。过程模型通过表示时间常数、增益和时间延迟的模型参数进行参数化。在PID调谐器中选择流程模型植物鉴别选项卡使用结构菜单。

对于任何选定的结构，您可以选择添加一个延迟，一个零和/或一个积分器元素使用相应的复选框。点击编辑参数查看由这些选项配置的模型传递函数。

可用的最简单的过程模型是具有一个实极且没有零或延迟元素的传递函数:

$H （年代）＝ \frac{K}{T_{1} 年代 + 1} ．$

该模型由参数定义K，增益，和T₁，第一个时间常数。最复杂的过程模型结构选择有三个极点、一个附加积分器、一个零点和一个时滞，例如下面的模型，它有一个实极点和一个复共轭极点:

$H （年代）＝ K \frac{T_{z} 年代 + 1}{年代（ T_{1} 年代 + 1 ）（ T_{ω}^{2} {年代}^{2} + 2 ζ T_{ω} 年代 + 1 ）} e^{- τ 年代} ．$

在这个模型中，可配置的参数包括与极点和零点相关的时间常数，T₁，T_ω,T_z．其他参数是阻尼系数ζ，增益K，和时间延迟τ．

在选择流程模型类型时，PID调谐器自动计算工厂参数的初始值，并显示一个显示估计模型响应和您的测量或模拟数据的图。您可以使用图上的指示器以图形方式编辑参数值，也可以使用Plant Parameters编辑器以数字方式编辑参数值。有关说明此过程的示例，请参见从响应数据交互式估计工厂参数．

下表总结了定义可用流程模型类型的各种参数。

参数	所使用的	描述
K——获得	所有传递函数	可以取任何实值。在图中，向上或向下拖动植物响应曲线(蓝色)进行调整K．
T₁-第一时间常数	具有一个或多个实极的传递函数	可以取0到T，测量或模拟数据的时间跨度。在图中，将红色的x向左(朝向零)或向右(朝向零)拖动T)调整T₁．
T₂-第二时间常数	有两个实极的传递函数	可以取0到T，测量或模拟数据的时间跨度。在图中，将洋红色的x向左(朝向零)或向右(朝向零)拖动T)调整T₂．
T_ω-与固有频率相关的时间常数ω_n,在那里T_ω= 1 /ω_n	具有欠阻尼极点对(复共轭对)的传递函数	可以取0到T，测量或模拟数据的时间跨度。在图中，将一条橙色的响应包络线向左(朝向零)或向右(朝向零)拖动T)调整T_ω．
ζ-阻尼系数	具有欠阻尼极点对(复共轭对)的传递函数	可以取0到1之间的任何值。在图中，将一条橙色的响应包络线向左(朝向零)或向右(朝向零)拖动T)调整ζ．
τ-运输延误	任意传递函数	可以取0到T，测量或模拟数据的时间跨度。在图中，将橙色竖条向左(朝向零)或向右(朝向零)拖动T)调整τ．
T_z-型号0	任意传递函数	可以取- -之间的任意值T而且T，测量或模拟数据的时间跨度。在图中，向左(向-方向)拖动红色圆圈T)或向右(朝向T)调整T_z．
积分器	任意传递函数	加上1/的因数年代到传递函数。没有需要调整的相关参数。

状态空间模型

用于标识的状态空间模型结构主要由状态数的选择来定义模型秩序．当需要比流程模型结构支持的更高阶模型来实现与测量或模拟I/O数据的满意匹配时，请使用状态空间模型结构。金宝app在状态空间模型结构中，系统动力学由状态方程和输出方程表示:

$\begin{array}{l} \dot{x} ＝一个 x + B u ， \\ y ＝ C x + D u ． \end{array}$

x是状态变量的向量，由软件根据所选模型的顺序自动选择。u表示输入信号，和y输出信号。

要使用状态空间模型结构，请在植物鉴别选项卡，在结构菜单中,选择状态空间模型．然后单击配置结构打开状态-空间模型结构对话框。

使用对话框指定模型顺序、延迟和馈通特性。如果不确定顺序，请选择选择范围内的最佳值，并输入一系列订单。在这种情况下，当你点击估计在工厂估计选项卡，该软件显示汉克尔奇异值的条形图。选择一个模型阶数等于对系统动力学有重要贡献的汉克尔奇异值的数目。

当您选择状态空间模型结构时，仅当存在有效的估计模型时，识别图才会显示植物响应(蓝色)曲线。例如，如果您在估计流程模型后更改结构，则会显示估计模型的状态空间等价。如果您改变模型顺序，植物响应曲线将消失，直到执行新的估计。

当使用状态空间模型结构时，您不能直接与模型参数交互。因此，所识别的模型应该被认为是非结构化的，模型的状态变量没有附加物理意义。

但是，您可以图形化地调整模型的输入延迟和整体增益。当您选择具有时间延迟的状态空间模型时，该延迟在图上用垂直的橙色条表示。水平拖动此栏可更改延迟值。上下拖动植物响应(蓝色)曲线，以调整模型增益。

现有工厂模型

任何以前进口或鉴定的植物模型都列在设备列表区域。

您可以使用这些植物之一定义模型结构并初始化模型参数值。这样做，在植物鉴别选项卡，在结构菜单，选择线性植物模型。

如果您选择的工厂是一个过程模型(idproc(系统识别工具箱)对象),PID调谐器将其结构用于标识的植物。如果是其他类型的植物，PID调谐器使用状态空间模型结构。应用程序使用选定的植物初始化估计的植物参数。

模型结构之间的切换

当您从一个模型结构切换到另一个模型结构时，软件尽可能地保留模型特征(极点/零点位置、增益、延迟)。例如，当您从单极模型切换到双极模型时，现有的值T₁，T_z，τ而且K被保留,T₂初始化为默认值(或先前分配的值，如果有的话)。

估计参数值

一旦您选择了一个模型结构，您就有几个手动或自动调整参数值的选项，以实现估计的模型响应与您的测量或模拟输入/输出数据之间的良好匹配。有关说明所有这些选项的示例，请参见:

从响应数据交互式估计工厂参数(控制系统工具箱™)
交互式估计植物从测量或模拟响应数据(金宝appSimulink控制设计)金宝app^®控制设计™）

PID调谐器当选择模型结构时，不执行模型参数的智能初始化。相反，在图中反映的模型参数的初始值是在范围值中任意选择的中间值。如果在手动调整参数值之前需要一个好的起点，请使用初始化和估算选项。植物鉴别选项卡。

初始条件处理

在某些情况下，系统响应受到初始条件的强烈影响。因此，以传递函数的形式描述输入到输出的关系不足以拟合观察到的数据。对于含有弱阻尼模的系统尤其如此。PID调谐器允许您在模型参数之外估计初始条件，以便初始条件响应和输入响应与观察到的输出很好地匹配。使用估计选项对话框，以指定在自动估计期间应如何处理初始条件。默认情况下，初始条件处理(是固定为零值还是估计)由估计算法自动执行。但是，您可以使用“初始条件”菜单强制执行某个选择。

初始条件只能用自动估计来估计。与模型参数不同，它们不能手动修改。然而，一旦估计出来，除非模型结构改变或导入新的识别数据，否则它们将保持固定的估计值。

如果在执行自动估计之后修改模型参数，模型响应将显示初始条件的固定贡献(即，独立于模型参数)。在下面的图中，初始条件的影响被确定为特别显著。当延迟之后被调整时，在输入延迟标记的左边的响应部分τ调节器)完全来自初始条件。右边的部分τ调节器既包含输入信号的影响，也包含初始条件的影响。