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减少模式选择模型

模型选择消除了落在特定频率范围之外的极点。当您希望将分析重点放在系统动力学的特定子集上时,此方法非常有用。例如,如果您使用的控制系统带宽受到执行器动力学的限制,您可能会放弃工厂中的高频动力学。消除感兴趣的频率范围之外的动力学降低了模型计算的数值复杂性。通过模式选择计算降阶模型有两种方法:

  • 在命令行中,使用freqsep命令。

  • 减速器模型,使用模式选择方法。

  • 减少模型的顺序在实时编辑器中,使用模式选择方法。

有关模型简化的更多一般信息,请参见减少模型基础

模式选择在模型减速器应用程序

减速器模型提供了一个交互式工具,用于执行模型简化,并检查和比较原始和降阶模型的响应。通过在中选择模式来近似一个模型减速器模型

  1. 打开应用程序并导入LTI模型来减少。例如,假设有一个名为Gms在MATLAB®工作区。下面的命令将打开减速器模型并导入模型。

    modelReducer (Gms)
  2. 数据浏览器,选择要缩减的模型。点击模式选择

    模式选择选项卡,减速器模型显示原始模型和模型简化版的频率响应图。该应用程序还显示了两个模型的极零地图。

    极点零图用。来标记极点位置x零位置o

    请注意

    频率响应是一个波德图的SISO模型,和奇异值图的MIMO模型。

  3. 减速器模型消除位于阴影区域之外的极点。更改阴影区域以捕获您想要保留在简化模型中的动态。有两种方法。

    • 在响应图或极零地图上,拖动阴影区域或阴影区域本身的边界。

    • 模式选择选项卡,输入较低和较高截止频率。

    当你改变阴影区域或截止频率时,减速器模型自动计算一个新的降阶模型。在简化模型中保留的所有极点都落在极点零地图上的阴影区域内。简化的模型可能包含在阴影区域之外的零。

  4. 可以选择检查原始模型和简化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模式选择选项卡。

    有关使用分析图的更多信息,请参见在模型减速器应用中可视化降阶模型

  5. 当您有一个或多个精简模型并希望进一步存储和分析时,单击.新模型在数据浏览器

    在中创建一个简化模型后数据浏览器,您可以继续调整模式选择区域,以创建不同顺序的简化模型,以便进行分析和比较。

现在您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中可视化降阶模型为更多的信息。

  • 将简化的模型导出到MATLAB工作空间,用于进一步的分析或控制设计。在减速器模型选项卡上,单击出口

生成MATLAB模式选择代码

要创建一个MATLAB脚本,您可以在命令行中用于进一步的模型缩减任务,单击创建了模型,并选择生成MATLAB脚本

减速器模型方法创建一个脚本freqsep控件上设置的参数执行模型缩减模式选择选项卡。该脚本在MATLAB编辑器中打开。

在命令行选择模式

要通过命令行中的模式选择来减少模型的顺序,请使用freqsep.这个命令将动态系统模型按照指定的频率分为慢组件和快组件。

对于本例,加载模型Gms并检查其频率响应。

负载modeselectGmsbodeplot (Gms)

图中包含2个轴对象。axis对象1包含一个line类型的对象。该对象表示Gms。axis对象2包含一个line类型的对象。该对象表示Gms。

Gms有两组共振,一组在相对较低的频率,另一组在相对较高的频率。假设您希望对控制器进行调优Gms,但在您的系统中的驱动器的带宽限制为3 rad/s左右,在两组谐振之间。简化计算和调优使用Gms,可以使用模式选择来消除高频动态。

[Gms_s, Gms_f] = freqsep (Gms, 30);

freqsep分解Gms变成了慢速和快速的组件Gms = Gms_s + Gms_f.所有固有频率小于30的模态(极点)都在Gms_s,和更高频率的极点Gms_f

bodeplot (Gms, Gms_s Gms_f)传说(“原始”“慢”“快”

图中包含2个轴对象。轴线对象1包含3个线型对象。这些物体代表原始的、慢的、快的。轴线对象2包含3个线型对象。这些物体代表原始的、慢的、快的。

缓慢的组件,Gms_s,仅包含低频谐振,与原模型的直流增益相匹配。检查两个模型的顺序。

订单(Gms)
ans = 18
订单(Gms_s)
ans = 10

当高频动力学对您的应用程序不重要时,您可以使用10阶Gms_s而不是原来的18阶模型。如果忽略低频动态适合您的应用程序,您可以使用Gms_f.要选择介于低频和高频截止点之间的模式,可以使用额外的呼叫freqsep

另请参阅

应用程序

功能

住编辑任务

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