主要内容

模型转换速率

在Live Editor中转换连续时间和离散时间之间的模型和重样模型

描述

模型转换速率让您交互式转换LTI模型之间的连续时间和离散时间。你也可以用它来重新采样一个离散时间模型。任务自动生成MATLAB®为您的活动脚本编写代码。

开始吧模型转换速率任务,选择要转换的模型。您还可以指定目标采样时间、转换方法和其他参数。该任务在MATLAB工作空间中生成转换模型,并可以生成响应图,让您在使用转换参数进行实验时监控原始模型和转换模型之间的匹配情况。

相关功能

模型转换速率使用以下函数生成代码。

打开任务

添加模型转换速率在MATLAB编辑器中的一个实时脚本任务:

  • 住编辑器选项卡上,选择任务>模型转换速率

  • 在脚本的代码块中,键入相关的关键字,例如转换,或汇集.选择模型转换速率从建议的命令完成。

例子

全部展开

使用模型转换速率任务,以交互方式将模型从连续时间转换为离散时间。用不同的方法、选项和响应图进行实验。该任务自动生成反映您的选择的代码。打开这个示例,可以看到一个包含模型转换速率的任务。

创建一个连续时间传递函数模型。

G = tf([1 -50 300],[1 3 200 350]);

为了离散化这个模型,打开模型转换速率任务。在住编辑器选项卡上,选择任务>模型转换速率.在任务中,选择G作为要转换的模型。

该任务使用默认的采样时间0.2 s和默认的转换方法自动离散模型,零级举行.它还创建了一个Bode图,允许您比较原始模型和转换模型的响应。

图上的垂线显示了与默认采样时间相关的奈奎斯特频率。假设您想使用0.15秒的示例时间。属性中输入新值来更改示例时间样品时间字段。响应图会自动更新以反映新的样本时间。

如果共振的精确动力学对您的应用程序很重要,您可以使用不同的转换方法来改进频域匹配。在任务中,尝试用不同的方法进行实验,观察它们对反应图的影响。

与默认的零阶保持方法相比,Tustin方法可以在频域产生更好的匹配。(见Continuous-Discrete转换方法.)在选择转换方法中,选择双线性近似(Tustin).最初,得到的频域匹配比零阶保持法差。

您可以使用prewarp频率.此选项强制离散时间响应匹配您指定的频率。的共振G峰值约为14 rad/s。输入那个值作为预曲频率。匹配确实改善了共振。然而,当采样时间为0.15 s时,共振频率与奈奎斯特频率非常接近,这限制了匹配的接近程度。

模型转换速率任务可以生成其他类型的响应图。例如,比较原始模型和转换模型的时域响应,在输出图中,选择一步冲动

该任务在您的活动脚本中生成代码。生成的代码反映了您选择的参数和选项,并包含生成您指定的响应图的代码。要查看生成的代码,请单击在任务参数区域的底部。任务展开以显示生成的代码。

默认情况下,生成的代码使用sysConverted作为输出变量的名称。转换模型在MATLAB®工作空间中使用这个名称。要指定不同的输出变量名,请在任务顶部的摘要行中输入新的名称。例如,将名称更改为sys_d

该任务更新生成的代码,以反映新的变量名和新的转换模型sys_d出现在MATLAB工作区中。您可以像使用任何其他模型对象一样使用该模型进行进一步的分析或控制设计。例如,模拟转换后的系统对方波输入的响应。使用任务中指定的示例时间。

(u, t) = gensig (“广场”、4、10、0.15);lsim (sys_d u t)

参数

选择LTI模型。该列表包含了MATLAB工作空间中所有合适的连续时间或离散时间动态系统模型,包括:

  • 数字LTI模型,如特遣部队党卫军,或zpk模型。

  • 已识别的LTI模型,例如中的难点idtf.(使用已识别的模型需要System Identification Toolbox™许可证。)

您可以转换SISO模型或MIMO模型,无论是否有时间延迟,尽管有些转换方法仅适用于SISO模型(请参阅方法参数描述)。你不能使用模型转换速率转换广义LTI模型,例如一族号航空母舰,频率响应数据模型,例如的朋友,或流程模型(idproc).

指定转换模型的采样时间,单位为1/TimeUnit,在那里TimeUnitTimeUnit输入模型的属性。

  • 若要离散连续时间模型或对离散时间模型进行重新采样,请输入目标采样时间。

  • 要将离散时间模型转换为连续时间模型,输入0。

选择一个比率转换方法。可用的方法是:

  • 零级举行

  • 一阶举行

  • Impulse-invariant离散化(仅适用于SISO模型的连续到离散转换)

  • 双线性近似(Tustin)

  • Zero-pole匹配方法

  • 最小二乘法(仅适用于SISO模型的连续到离散转换)

有关选择转换方法的信息,请参见Continuous-Discrete转换方法

当你转换一个有时间延迟的模型的速率时双线性近似(Tustin)Zero-pole匹配方法方法将时间延迟四舍五入到样本时间的整数倍。这种舍入会降低动力学的准确性,特别是在奈奎斯特频率附近。

延迟订单变成一个非零整数模型转换速率使用Thiran滤波器近似延迟的小数部分,而不是舍入。使用最小的值,为您的应用程序生成足够精确的速率转换动态。有关Thiran过滤器的更多信息,请参见thiran

当你离散一个连续时间模型时,如果你的系统在你想要速率转换保持的特定频率上有重要的动态,你可以使用双线性近似(Tustin)频率预翘曲法。此方法确保在您指定的预曲频率上原始和转换响应之间的匹配。看到Continuous-Discrete转换方法

模型转换速率自动生成响应图,以帮助您检查对应用程序重要的动态是否被保留。指定以下响应图类型之一,以便在试验转换参数时比较原始模型和转换模型的响应。

  • 波德

  • 一步

  • 冲动

  • Pole-Zero

任务生成的代码包括用于创建所选响应图的代码。要省略响应图,请选择没有一个

介绍了R2019b