TuningGoal。跟踪class

包:TuningGoal

控制系统调优的跟踪要求

描述

使用TuningGoal。跟踪在指定的输入和输出之间指定频域跟踪要求。这个调优目标指定最大相对误差(从参考输入到跟踪误差的增益)作为频率的函数。使用诸如调优命令的调优目标来控制系统调优systune或looptune。

您可以通过提供传递函数直接指定最大错误配置文件。或者，您可以指定目标DC误差、峰值误差和响应时间。将这些参数转换为描述最大频域跟踪误差的传递函数:

$MaxError ＝ \frac{（ PeakError ）年代 + ω_{c} （ DCError ）}{年代 + ω_{c}} 。$

在这里,ω_c是2/(响应时间)。下面的图表为一组示例值说明了这些关系。

建设

要求的事情= TuningGoal。跟踪(inputname，outputname，responsetime，dcerror，peakerror）创建调优目标要求的事情这限制了跟踪性能inputname来outputname在频域。这个调优目标指定了最大错误配置文件作为给定频率的函数:

$MaxError ＝ \frac{（ PeakError ）年代 + ω_{c} （ DCError ）}{年代 + ω_{c}} 。$

跟踪带宽ω_c= 2 /responsetime。最大相对稳态误差由dcerror,peakerror给出所有频率的峰值相对误差。

可以通过指定信号名称或多个信号名称的单元格数组来指定MIMO跟踪需求inputname或outputname。对于MIMO跟踪需求，请使用InputScaling属性来帮助限制交叉耦合。看到属性。

要求的事情= TuningGoal。跟踪(inputname，outputname，maxerror）指定最大相对误差作为频率的函数。可以将目标误差剖面(从参考信号到跟踪误差信号的最大增益)指定为平滑传递函数。方法绘制分段错误概要文件的朋友模型。

输入参数

`inputname`	用于调优目标的输入信号，指定为字符向量，或者对于多输入调优目标，指定为字符向量的单元格数组。如果您正在使用调优目标来调优Simulink金宝app^®控制系统的模型`inputname`可以包括: 任何模型输入。模型中标注的任意线性分析点。任意线性分析点`slTuner`(金宝appSimulink控制设计)与Simulink模型相关联的接口。金宝app使用`addPoint`(金宝appSimulink控制设计)中添加分析点`slTuner`接口。使用`getPoints`(金宝appSimulink控制设计)中可用的分析点列表`slTuner`接口到您的模型。例如，假设`slTuner`接口包含分析点`u1`和`u2`。使用`‘u1’`在创建调优目标时将该点指定为输入信号。使用`{u1, u2的}`指定一个双通道输入。如果使用调优目标来调优广义状态空间(`一族`)控制系统模型，则`inputname`可以包括: 的任何输入`一族`模型任何`AnalysisPoint`控制系统模型中的位置例如，如果你正在调优一个控制系统模型，`T`,然后`inputname`可以输入任何名字在`T.InputName`。同样,如果`T`包含一个`AnalysisPoint`块，其位置名为`AP_u`,然后`inputname`可以包括`“AP_u”`。使用`getPoints`中可用的分析点列表`一族`模型。如果`inputname`是一个`AnalysisPoint`定位一个广义模型时，对于调优目标的输入信号是与之相关的隐含输入`AnalysisPoint`布洛克: 有关控制系统模型中分析点的更多信息，请参见控制系统分析与设计的感兴趣信号标记。
`outputname`	调优目标的输出信号，指定为字符向量，对于多输出调优目标，指定为字符向量的单元格数组。如果您正在使用调优目标来调优控制系统的Simulink模型，则金宝app`outputname`可以包括: 任何模型输出。模型中标注的任意线性分析点。任意线性分析点`slTuner`(金宝appSimulink控制设计)与Simulink模型相关联的接口。金宝app使用`addPoint`(金宝appSimulink控制设计)中添加分析点`slTuner`接口。使用`getPoints`(金宝appSimulink控制设计)中可用的分析点列表`slTuner`接口到您的模型。例如，假设`slTuner`接口包含分析点`日元`和`y2`。使用`“日元”`在创建调优目标时将该点指定为输出信号。使用`{y1, y2的}`指定一个双通道输出。如果使用调优目标来调优广义状态空间(`一族`)控制系统模型，则`outputname`可以包括: 的任何输出`一族`模型任何`AnalysisPoint`控制系统模型中的位置例如，如果你正在调优一个控制系统模型，`T`,然后`outputname`可以是任何输出名称在`T.OutputName`。同样,如果`T`包含一个`AnalysisPoint`块，其位置名为`AP_u`,然后`outputname`可以包括`“AP_u”`。使用`getPoints`中可用的分析点列表`一族`模型。如果`outputname`是一个`AnalysisPoint`定位广义模型时，用于调优目标的输出信号是与之关联的隐含输出`AnalysisPoint`布洛克: 有关控制系统模型中分析点的更多信息，请参见控制系统分析与设计的感兴趣信号标记。
`responsetime`	目标响应时间，指定为正标量值。跟踪带宽由ω_c= 2 /`responsetime`。用待调优模型的时间单位表示目标响应时间。例如，在调优模型时`T`,如果`T.TimeUnit`是`“分钟”`，然后以分钟为单位表示目标响应时间。
`dcerror`	最大稳态分数跟踪误差，指定为正标量值。例如,`dcerror`= 0.01设置最大稳态误差为1%。如果`inputname`或`outputname`向量值,`dcerror`适用于的所有I/O对`inputname`来`outputname`。默认值:0.001
`peakerror`	所有频率上的最大分数跟踪误差，指定为大于1的正标量值。默认值:1
`maxerror`	目标跟踪误差配置文件作为频率的函数，指定为ssio数值LTI模型。 `maxerror`为参考信号到跟踪误差信号的最大增益。你可以指定`maxerror`作为平滑传递函数(`特遣部队`，`zpk`,或`党卫军`模型)。方法绘制分段错误概要文件`的朋友`模型。当您这样做时，软件自动将错误概要文件映射到一个`zpk`模型。它的大小`zpk`模型近似于期望的误差剖面。使用`显示(要求)`画出的大小`zpk`模型。 `maxerror`必须是SISO LTI型号。如果`inputname`或`outputname`是单元格数组，`maxerror`适用于的所有I/O对`inputname`来`outputname`。如果您在离散时间(即使用`一族`模型或`slTuner`非零接口`Ts`)，你可以指定`maxerror`作为一个离散时间模型`Ts`。如果你指定`maxerror`在连续时间内，调优软件将其离散化。在离散时间中指定错误配置文件可以更好地控制接近奈奎斯特频率的错误配置文件。

属性

`MaxError`	最大误差作为频率的函数，表示为SISO`zpk`模型。此属性存储最大跟踪误差作为频率的函数(从参考信号到跟踪误差信号的最大增益)。如果你使用语法`Req = TuningGoal.Tracking(inputname,outputname,maxerror)`，则`MaxError`属性是`zpk`的LTI模型的等价或近似值`maxerror`输入参数。如果你使用语法`Req = TuningGoal.Tracking(inputname,outputname,resptime,dcerror,peakerror)`，则`MaxError`是一个`zpk`传递函数为: $MaxError ＝ \frac{（ PeakError ）年代 + ω_{c} （ DCError ）}{年代 + ω_{c}} 。$ `MaxError`是SISO LTI模型。如果`inputname`或`outputname`是单元格数组，`MaxError`适用于的所有I/O对`inputname`来`outputname`。使用`显示(要求)`的大小`MaxError`。
`焦点`	执行调优目标的频带，指定为形式的行向量`(最小,最大)`。设置`焦点`属性将调优目标的实施限制在特定频段。将此值表示为正在调优的控制系统模型的频率单位(rad/`TimeUnit`)．例如，假设`要求的事情`是您希望仅在1到100 rad/s之间应用的调优目标。要将调优目标限制在此波段，使用以下命令: 要求的事情。Focus = [1,100]; 默认值:`[0,正]`对于连续时间;`[0,π/ Ts]`对于离散时间，其中`Ts`为模型采样时间。
`InputScaling`	参考信号缩放，指定为正实数向量。对于MIMO跟踪需求，当单位的选择导致响应的不同通道中大小信号的混合时，使用此属性指定向量值步进输入中每个输入项的相对振幅。该信息用于将传递函数中的非对角线项从参考缩放到跟踪误差。这种缩放确保交叉耦合相对于每个参考信号的幅度进行测量。例如，假设`要求的事情`调优目标是信号吗`{y1, y2的}`航迹参考信号`{r1, r2的}`。进一步假设您要求输出跟踪交叉耦合小于10%的引用。如果`r1`和`r2`有可比性的振幅，那么是否足以保持收益呢`r1`来`y2`和`r2`和`日元`低于0.1。然而,如果`r1`大100倍`r2`的收益`r1`来`y2`必须小于0.001才能保证`r1`变化`y2`不到10%的`r2`目标。为确保此结果，请设置`InputScaling`属性如下所示。要求的事情。我nputScaling = [100,1]; 这告诉软件考虑第一个参考信号比第二个参考信号大100倍。默认值:`［］`，表示不缩放。默认值:`［］`
`输入`	引用信号名称，指定为字符向量或字符向量单元格数组，指定要跟踪的信号的名称`inputname`论点。
`输出`	输出信号名称，指定为字符向量或字符向量的单元格数组，指定必须跟踪参考信号的信号名称，由`outputname`论点。
`模型`	调优目标应用于的模型，指定为索引向量。使用`模型`属性调优控制系统模型的数组时使用的`systune`，为数组中的模型子集强制执行调优目标。例如，假设您想应用调优目标，`要求的事情`，传递给模型数组中的第二、第三和第四个模型`systune`。要限制调优目标的执行，使用以下命令: 要求的事情。模型= 2:4; 当`型号= NaN`，调优目标适用于所有模型。默认值:`南`
`开口`	评估调优目标时要打开的反馈循环，指定为标识循环打开位置的字符向量的单元格数组。调优目标是根据在您确定的位置打开反馈循环所创建的开环配置进行评估的。如果您正在使用调优目标来调优控制系统的Simulink模型，则金宝app`开口`可以包括在模型中标记的任何线性分析点，或在`slTuner`(金宝appSimulink控制设计)与Simulink模型相关联的接口。金宝app使用`addPoint`(金宝appSimulink控制设计)中添加分析点和循环开口`slTuner`接口。使用`getPoints`(金宝appSimulink控制设计)中可用的分析点列表`slTuner`接口到您的模型。如果使用调优目标来调优广义状态空间(`一族`)控制系统模型，则`开口`可以包括任何`AnalysisPoint`控制系统模型中的位置。使用`getPoints`中可用的分析点列表`一族`模型。例如，如果`开口= {'u1'，'u2'}`，然后在分析点打开循环来评估调优目标`u1`和`u2`。默认值:`{}`
`的名字`	调优目标的名称，指定为字符向量。例如，如果`要求的事情`是调优目标: 要求的事情。的名字＝'LoopReq'; 默认值:`［］`

例子

具有响应时间和最大稳态跟踪误差的跟踪目标

创建一个跟踪目标，指定一个信号“θ”追踪信号“theta_ref”。所需的响应时间是2，在您调优的控制系统的时间单位中。最大稳态误差为0.1%。

Req = TuningGoal.Tracking('theta_ref'，'theta'，2,0.001);

自peakerror未指定时，此调优目标使用默认值1。

最大跟踪误差随频率变化的跟踪目标

创建一个跟踪目标，指定一个信号“θ”追踪信号“theta_ref”。在频率范围[0,1]内，最大相对误差为0.01(1%)。在频率100时，相对误差增加到1(100%)。

使用一个的朋友模型以指定误差轮廓作为频率的函数。

Err = frd([0.01 0.01]，[0 1 100]);Req = TuningGoal。跟踪(“theta_ref”，“θ”,错);

软件转换犯错变成一个平滑的频率函数，近似于分段指定的轮廓。使用以下命令显示此函数viewGoal。

viewGoal(要求)

图中包含一个轴对象。axis对象包含一个line类型的对象。这些对象表示最大误差，有效边界。

虚线是存储在其中的目标错误配置文件MaxError，阴影区域表示违反调优目标的位置。

提示

该调优目标对闭环传递函数施加了隐式稳定性约束输入来输出，以在中确定的点上打开的循环进行计算开口。受此隐式约束影响的动力学为稳定的动力学对于这个调优目标。的MinDecay和MaxRadius选项的systuneOptions控制这些隐式约束动态的边界。如果优化不能满足默认边界，或者默认边界与其他需求冲突，请使用systuneOptions更改这些默认值。

算法

控件调优控制系统时TuningGoal，软件将调优目标转换为规范化的标量值f（x),x是控制系统中自由(可调)参数的矢量。然后，软件调整参数值以最小化f（x)或驾驶f（x)低于1(如果调优目标是硬约束)。

为TuningGoal。跟踪，f（x)由:

$f （ x ）＝ {‖ W_{F} （年代）（ T （年代， x ） - 我） ‖}_{\infty} ，$

或者离散时间的等价物。在这里,T（年代，x的闭环传递函数输入来输出, ${‖ \cdot ‖}_{\infty}$ 表示H_∞规范(见getPeakGain)．W_F是由在调优目标中指定的错误配置文件派生的频率加权函数。的收益W_F和1 / MaxError增益值在-20 dB和60 dB之间大致匹配。由于数值原因，加权函数在此范围外趋于平稳，除非指定一个参考模型在此范围外改变斜率。这个调整叫做正则化。因为极点W_F接近年代= 0或年代＝正可能导致较差的数值调节systune在优化问题中，不建议指定非常低频或非常高频动态的误差分布。

获得W_F使用:

WF = getWeight(Req,Ts)

在哪里要求的事情调优目标和Ts是调优的样本时间(Ts = 0对于连续时间)。有关正则化及其效果的更多信息，请参见可视化调优目标。

版本历史

在R2016a中引入

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R2016a:功能从鲁棒控制工具箱

R2016a的行为发生了变化

在R2016a之前，此功能需要鲁棒控制工具箱™许可证。

另请参阅