平衡截断通过忽略对整体模型响应影响相对较低的状态来计算模型的低阶近似。使用保留感兴趣的动态的低阶近似可以简化分析和控制设计。在模型约简的平衡截断法中,软件通过Hankel奇异值来度量状态贡献(参见hsvd
)并丢弃值较小的状态。你可以通过平衡截断来计算一个降阶模型:
有关模型简化的更多通用信息,请参见减少模型基础.
减速器模型提供一种交互式工具,用于执行模型简化以及检查和比较原始模型和简化模型的响应。用平衡截断来近似模型减速器模型:
打开app,导入LTI模型进行reduce。例如,假设有一个名为构建
在MATLAB®工作区。下面的命令将打开减速器模型并导入模型。
modelReducer(建立)
在数据浏览器,选择要缩减的模型。点击平衡截断.
在平衡截断选项卡,减速器模型显示原始模型和简化模型的频率响应图。频率响应是SISO模型的波德图,和MIMO模型的奇值图。该应用程序还显示了原始模型的汉克尔奇值和近似误差图。
汉克尔奇值图显示了系统中各状态的相对能量贡献。减速器模型基于这些值计算一个初始降阶模型。高亮条表示初始降阶模型的最低能量状态。减速器模型丢弃汉克尔奇异值低于高亮条的状态。
尝试不同的简化模型顺序,以找到保留对应用程序很重要的动态的最低阶模型。指定不同的顺序:
在中输入模型订单减少订单字段。您可以输入单个整数或整数数组,例如10:14
或(8、11、12)
.
点击Hankel奇异值图上的一个条形图来指定降阶模型的最低能量状态。Ctrl-click可指定多个值。
当您更改指定的简化模型顺序时,减速器模型自动计算一个新的降阶模型。如果指定多个模型订单,减速器模型计算多个降阶模型并在图上显示它们的响应。
可选地,除了频率响应之外,还要检查原始和降阶模型之间的绝对或相对误差。控件上的按钮选择错误图类型平衡截断选项卡。
有关使用分析图的更多信息,请参见在模型减速器应用程序中可视化减少的订单模型.
如果低频动态对您的应用程序不重要,您可以清除保持直流增益复选框。这样做有时会在原始模型和降阶模型之间产生更高频率的更好匹配。
当你检查或清除保持直流增益复选框,减速器模型自动计算新的降阶模型。有关此选项的详细信息,请参见比较截断和直流匹配低阶模型近似.
可选地,限制汉克尔奇值计算到一个特定的频率范围。当模型的模式超出特定应用程序感兴趣的范围时,这样的限制是有用的。当你施加频率限制时,减速器模型仅根据指定频率范围内的能量贡献来确定要截断的状态。忽略超出这个范围的能量贡献可以得到一个更低阶的近似,但仍然适合于您的应用程序。
为了限制奇值计算,检查关注的范围.然后,指定频率范围:
在文本框中,输入窗体的矢量[fmin, fmax]
.单位是rad / TimeUnit
,在那里TimeUnit
是TimeUnit
你简化的模型的性质。
在响应图或错误图上,拖动阴影区域的边界或阴影区域本身。减速器模型只分析阴影区域内的状态贡献。
当你检查或清除关注的范围复选框或更改所选范围,减速器模型自动计算新的降阶模型。
请注意
检查关注的范围自动清除保持直流增益.即使在使用频率限制时,也要强制直流匹配,请重新检查保持直流增益.注意,相对误差控制不支持限制频率范围。金宝app
通过选择适当的选项,可以在绝对误差和相对误差之间进行选择错误绑定.设置它绝对控制绝对误差 将它设置为相对控制相对误差 .相对误差提供更好的频率匹配,而绝对误差强调增益最大的区域。
请注意
之间切换错误绑定选择自动清除保持直流增益和关注的范围.要强制直流匹配,请重新检查保持直流增益.注意,相对误差控制不支持限制频率范围。金宝app
当您有一个或多个需要存储和进一步分析的简化模型时,单击.新型号出现在数据浏览器.如果你指定了多个订单,每个减少的模型会单独出现。模型名称反映了简化后的模型顺序。
在。中创建简化模型之后数据浏览器,您可以继续更改简化参数,并创建具有不同顺序的简化模型,以进行分析和比较。
您现在可以使用简化的模型执行进一步的分析。例如:
检查简化系统的其他响应,如阶跃响应或尼克尔斯图。要做到这一点,使用工具上情节选项卡。看到在模型减速器应用程序中可视化减少的订单模型为更多的信息。
将简化的模型导出到MATLAB工作空间,以便进一步分析或控制设计。在减速器模型选项卡上,单击出口.
要创建一个MATLAB脚本,您可以在命令行中用于进一步的模型简化任务,请单击创建了模型,并选择生成MATLAB脚本.
减速器模型创建一个使用balred
的参数和选项来执行模型简化平衡截断选项卡。脚本在MATLAB编辑器中打开。
而不是在减速器模型应用程序,你可以在其他环境中执行平衡截断。
在实时编辑器中,使用减少模型的顺序任务以交互方式执行平衡截断模型缩减并在您的活动脚本中生成代码。例如,请参见实时编辑器中的模型缩减.
在MATLAB命令提示符或脚本和函数中,使用balred
命令。有关示例,请参见: