主要内容

TuningGoal.LoopShapeclass

包:TuningGoal

目标回路形状控制系统调优

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描述

使用TuningGoal.LoopShape指定一个目标获取配置文件(获得作为频率的函数)的开环反应。TuningGoal.LoopShape限制了开环,点对点的响应(l在你的控制系统)在指定的位置。使用这种调优目标控制系统优化和调优命令,如systune或looptune。

当你调整一个控制系统,目标开环增益概要文件转化为约束逆灵敏度函数发票(年代)= (我+l)和互补的灵敏度函数T= 1 -年代。这些约束代表调谐系统如下图所示。

在哪里l远远大于1,最小增益约束发票(年代)(绿色阴影区域)相当于最小增益约束l。同样,在l远小于1,最大增益约束T(红色阴影区域)相当于最大增益约束l。这两个约束条件是两倍的差距CrossTol参数,它指定频带,环路增益可以交叉0分贝。

对于多输入,多输出(MIMO)控制系统,获得配置文件中的值大于1是解释为最低性能要求。这样的价值观是下界最小奇异值的开环反应。获得配置文件值小于一解释为最低碾轧的需求,这是上界的最大奇异值开环反应。关于奇异值的更多信息,请参阅σ。

使用TuningGoal.LoopShape当循环交叉附近的形状很简单好理解(如积分作用)。仅指定高收益或低增益的限制在某些频段,使用TuningGoal.MinLoopGain和TuningGoal.MaxLoopGain。当你这样做时,软件决定了最佳循环交叉附近的形状。

建设

要求的事情= TuningGoal.LoopShape (位置,loopgain)创建一个调优目标形成的开环响应测量的指定位置。对于单输入的大小,传递函数的输出loopgain指定目标开环增益概要文件。你可以指定目标概要文件(最大得到鞋子,在I / O)顺利传递函数或素描分段错误配置文件使用的朋友模型。

要求的事情= TuningGoal.LoopShape (位置,loopgain,crosstol)指定一个在交叉频率的位置公差。crosstol表达了几十年来宽容。例如,crosstol= 0.5允许获得跨界车5年之内的目标指定的交叉频率loopgain。当你忽略crosstol,调优目标使用一个默认值为0.1年。你可以增加crosstol当调优MIMO控制系统。这样做将允许更广泛的不同的交叉频率不同的循环系统。

要求= TuningGoal.LoopShape (位置,wc)指定的目标获得交叉频率。这个语法相当于指定一个纯积分器循环的形状,loopgain = wc / s。

要求= TuningGoal.LoopShape (位置,wcrange)指定一个目标获得交叉频率的范围。范围是一个向量的形式wcrange=[wc1, wc2]。这个语法相当于使用几何平均√wc1 * wc2)作为wc和设置crosstol半角的wcrange在几十年。使用一个范围,而不是一个wc价值增加的能力优化算法执行目标回路形状MIMO控制系统中循环。

输入参数

位置

位置开环响应形状测量约束,指定为一个特征向量或单元阵列特征向量识别一个或多个位置控制系统的优化。什么位置可用取决于你是什么样的系统调优:

  • 如果你是优化模型金宝app®模型的控制系统,您可以使用任何线性模型中分析点标记,或任何线性分析在一个点slTuner(金宝app仿真软件控制设计)与模型相关的接口模型。金宝app使用addPoint(金宝app仿真软件控制设计)添加分析指出slTuner接口。例如,如果slTuner接口包含一个分析点u,你可以使用“u”指当创建优化的目标。使用getPoints(金宝app仿真软件控制设计)获得可用的分析点的列表slTuner接口模型。

  • 如果你是调优广义状态空间(一族)模型的控制系统,您可以使用任何AnalysisPoint位置控制系统模型。例如,下面的代码创建了一个π与核电站的一个分析点输入回路“u”。

    美联社= AnalysisPoint (“u”);G =特遣部队(1,2 [1]);C = tunablePID (“C”,“π”);T =反馈(G *美联社* C, 1);

    当创建优化的目标,可以使用“u”参考分析核电站的输入点。使用getPoints获得可用的分析点列表中一族模型。

循环的形状要求适用于点对点的开环传递函数在指定的位置。传递函数是开环反应获得的注入信号的位置和测量返回信号在同一点。

如果位置指定多个位置,然后loop-shape要求适用于天线系统开环传递函数。

loopgain

开环增益目标概要文件作为频率的函数。

您可以指定loopgain作为一个平滑的输出传递函数(特遣部队,zpk,或党卫军模型)。或者,您可以勾勒出一个分段获得配置文件使用的朋友模型或补足重量的东西(鲁棒控制工具箱)函数。当你这样做时,软件自动获得指定配置文件映射到一个zpk模型的大小接近所需的概要文件。使用viewGoal(要求)情节的大小zpk模型。

对于多输入,多输出(MIMO)控制系统,获得配置文件中的值大于1是解释为最低性能要求。这些值的最小奇异值上下界l。获得配置文件值小于一解释为最低碾轧的需求,这是上界的最大奇异值l。关于奇异值的更多信息,请参阅σ。

如果你是调优在离散时间(也就是说,使用一族模型或slTuner接口和非零Ts),您可以指定loopgain作为一个相同的离散时间模型Ts。如果您指定loopgain在连续时间,优化软件可获得它。指定回路形状在离散时间给你更多的控制回路的形状在奈奎斯特频率附近。

crosstol

在交叉频率的位置公差,几十年。指定为一个标量值。例如,crosstol= 0.5允许获得跨界车5年之内的目标指定的交叉频率loopgain。增加crosstol提高优化算法的能力为所有循环循环执行目标形状在MIMO控制系统。

默认值:0.1

wc

目标交叉频率,指定为一个积极的标量值。表达wc在rad /单位TimeUnit,在那里TimeUnit是TimeUnit控制系统模型的属性你调优。

wcrange

目标交叉频率范围,指定为一个向量的形式[wc1, wc2]。表达wc在rad /单位TimeUnit,在那里TimeUnit是TimeUnit控制系统模型的属性你调优。

属性

LoopGain

目标回路形状作为频率的函数,指定为一个输出zpk模型。

软件自动地图输入参数loopgain到一个zpk模型。这个的大小zpk模型接近所需的概要文件。使用viewGoal(要求)情节的大小zpk模型LoopGain。

CrossTol

宽容在交叉频率,几十年。

的初始值CrossTol是设定的crosstol当您创建的调优目标的输入。

默认值:0.1

焦点

频带的调优的目标是执行,指定为一个行向量的形式(最小,最大)。

设置焦点财产限制的执行调优目标特定的频段。表达这个值在频单元控制系统模型的优化(rad /TimeUnit)。例如,假设要求的事情是一个优化目标之间你想仅适用于1和100 rad / s。限制这个乐队的调优目标,使用以下命令:

要求的事情。专注= [1100];

默认值:[0,正]持续时间;[0,π/ Ts]离散时间,Ts是时间模型样本。

稳定

稳定性要求闭环动态,指定为1 (真正的)或0 (假)。

当稳定是真正的稳定,这要求指定的反馈回路,以及实施获得或loop-shape需求。集稳定来假如果不需要指定循环稳定或无法实现。

默认值:1 (真正的)

LoopScaling

切换为自动扩展循环信号,指定为“上”或“关闭”。

在多环或MIMO控制系统,自动反馈通道是新平衡非对角的条款的开环传递函数(循环交互条款)。集LoopScaling来“关闭”禁用比例和形状们这样的开环反应。

默认值:“上”

位置

位置的开环响应形状测量约束,指定为一个单元阵列特征向量识别一个或多个分析分控制系统调优。例如,如果位置= {' u '},调优目标评估分析点的开环响应测量“u”。如果位置= {u1, u2的},调优目标评估天线系统开环响应测量分析点‘u1’和“u2”。

的初始值位置的属性设置位置输入参数当您创建优化的目标。

模型

应用模型的优化目标,指定为一个向量的指数。

使用模型房地产当调优控制系统模型的数组systune,执行调优目标数组中模型的一个子集。例如,假设您想应用调优的目标,要求的事情、第二、第三和第四模型在一个数组传递给模型systune。限制的执行调优目标,使用以下命令:

要求的事情。模型= 2:4;

当模型=南适用于所有优化目标模型。

默认值:南

开口

反馈回路打开当评估优化目标,指定为一个单元阵列特征向量识别loop-opening位置。调优的目标是评估针对开环配置由开放位置您识别反馈循环。

如果您使用的是调优目标优化控制系统仿真软件模型,金宝app开口可以包括任何线性分析点模型中,或任何线性分析点的slTuner(金宝app仿真软件控制设计)与模型相关的接口模型。金宝app使用addPoint(金宝app仿真软件控制设计)添加分析分和循环的开口slTuner接口。使用getPoints(金宝app仿真软件控制设计)获得可用的分析点的列表slTuner接口模型。

如果您使用的是调优目标优化广义状态空间(一族)模型的控制系统开口可以包括任何AnalysisPoint位置控制系统模型。使用getPoints获取列表中可用的分析点一族模型。

例如,如果机会= {u1, u2的},然后用循环调优的目标是评估分析点开放u1和u2。

默认值:{}

的名字

调优目标名称,指定为一个特征向量。

例如,如果要求的事情是一个优化目标:

要求的事情。的名字='LoopReq';

默认值:[]

例子

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打开生活的脚本

创建一个目标获得配置文件要求以下控制系统。指定积分作用,获得交叉在1,碾轧要求40 dB /十年。

要求应适用于开环响应测量AnalysisPoint块X。指定一个交叉公差为0.5年。

LS =朋友([100 1 0.0001],[0.01 - 1 100]);要求= TuningGoal.LoopShape (“X”、LS、0.5);

软件转换LS成一个光滑函数的频率接近piecewise-specified要求。显示要求使用viewGoal。

viewGoal(要求)

图包含一个坐标轴对象。坐标轴对象包含一个类型的对象。这些对象代表目标回路形状,S, T。

绿色和红色区域显示的边界逆敏感性,发票(S) = 1 g * C互补的敏感性,T = 1,分别。这些地区之间的差距在0分贝增益反映了指定交叉宽容,这是五年的目标循环交叉。

当你使用viewGoal(点播,CL)验证优化闭环控制系统模型,CL的调整值年代和T也绘制。

打开生活的脚本

创建单独的回路形状要求内外循环下面的控制系统。

内循环,指定一个循环的形状与整体行动,获得交叉1,碾轧要求40 dB /十年。另外,指定这个循环的形状要求应该开着外循环执行。

LS2 =朋友([100 1 0.0001],[0.01 - 1 100]);Req2 = TuningGoal.LoopShape (“X2”,LS2);Req2.Openings=X1的;

指定“X2”为位置表明Req2适用于点对点,开环传递函数的位置X2。设置Req2.Openings表明循环在分析点打开X1当Req2是执行。

默认情况下,Req2对内部循环稳定性要求以及环形状的要求。然而,在一些控制系统内循环稳定性可能不是必需的,也可能是不可能达到的。在这种情况下,删除的稳定性要求Req2如下。

Req2。年代tabilize = false;

为外循环,指定一个循环形状与整体行动,获得交叉为0.1,和碾轧要求20 dB /十年。

LS1 =朋友([10 1 0.01],[0.01 - 0.1 10]);Req1 = TuningGoal.LoopShape (X1的,LS1);

指定X1的为位置表明Req1适用于点对点,开环传递函数的位置X1。你不需要设置Req1.Openings因为这个循环的形状与内循环强制关闭。

你可能希望优化控制系统与循环形成的需求Req1和Req2。要做到这一点,同时使用需求作为输入调优命令。例如,假设CL0是一个可调一族闭环控制系统的模型。在这种情况下,使用[CL, fSoft] = systune (CL0 [Req1 Req2])调整控制系统的需求。

这个示例使用:

打开脚本

创建一个loop-shape要求反馈回路“问”在仿真软件模型金宝apprct_airframe2。指定的loop-shape要求执行“阿兹”循环开放。

打开模型。

open_system (“rct_airframe2”)

创建一个循环形状要求执行积分作用与交叉2 rad / s“问”循环。这个循环形状对应于一个循环2 / _s_形状。

s =特遣部队(“年代”);形状= 2 / s;要求= TuningGoal.LoopShape (“问”、形状);

指定的位置时打开一个额外的循环执行的要求。

要求的事情。机会=“阿兹”;

使用这个需求来调整仿真软件模型,创建一个金宝appslTuner接口模型。确定块调整界面。

ST0 = slTuner (“rct_airframe2”,“那控制器”);

指定两个阿兹和问分析点slTuner接口。

addPoint (ST0, {“阿兹”,“问”});

这个命令让问可作为一个分析的位置。它还允许调优需求与循环执行开放阿兹。

您现在可以使用优化模型要求的事情和任何其他调优需求。例如:

[圣,fSoft] = systune (ST0要求);
最后:软= 0.845,=无穷,迭代= 51
打开生活的脚本

创建一个调优需求指定的开环反应循环了“X”跨单位增益在50到100 rad / s。

要求= TuningGoal.LoopShape (“X”[50100]);

检查结果要求看到目标回路的形状。

viewGoal(要求)

图包含一个坐标轴对象。坐标轴对象包含一个类型的对象。这些对象代表目标回路形状,S, T。

情节表明要求指定积分回路形状,交叉70 rad / s左右,几何平均的范围[50100]。在0分贝之间的差距最小低频增益(绿色区域)和最大的高频增益(红色区域)反映了允许交叉范围[50100]。

提示

  • 这个调优目标强加了一个隐式约束闭环测量灵敏度函数的稳定性位置评估循环打开,点确定开口。这个隐式约束的动力学影响稳定的动力学调优目标。的MinDecay和MaxRadius选项的systuneOptions对这些隐式约束动力学控制范围。如果优化不能满足默认的边界,或者默认的边界冲突与其他需求,使用systuneOptions更改这些默认值。

算法

当你调整控制系统使用TuningGoal,软件优化的目标转换成规范化的标量值f(x),x是免费的(可调)的矢量控制系统参数。软件然后调整参数值最小化f(x)或开车f(x)低于1如果调优的目标是硬约束。

为TuningGoal.LoopShape,f(x)是由:

f ( x ) = 为 W 年代 年代 W T T 为 ∞ 。

在这里,年代=D1(我- - - - - -l(年代,x)]1D是按比例缩小的灵敏度函数在指定的地点,在哪里l(年代,x)是形状的开环反应。D是一个automatically-computed循环比例因子。(如果LoopScaling属性设置为“关闭”,然后D=我。)T=年代- - - - - -我是互补的灵敏度函数。

W年代和WT是频率加权函数来自指定的循环的形状。这些函数大致匹配的收益LoopGain和1 / LoopGain,从-20分贝值60分贝。数值的原因,这个范围外的加权函数平整,除非指定的环路增益轮廓变化斜率获得60 dB或低于-60分贝以上。因为波兰人W年代或WT接近年代= 0或年代=正可能会导致糟糕的数字调节systune优化问题,它不推荐指定循环与非常低频或高频动态形状。

获得W年代和WT使用:

(WS、WT) = getWeights(点播,Ts)

在哪里要求的事情是调优目标,Ts是你调的样品时间(t = 0持续时间)。更多信息的影响权重函数数值稳定,明白了可视化优化目标。

版本历史

介绍了R2016a

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