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常规信息,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:
打开应用程序,并导入LTI模型以降低成本。例如,假设有一个名为建造
在MATLAB中®工作区。下面的命令将打开减速器模型并导入模型。
modelReducer(构建)
在数据浏览器,选择要减少的模型。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。对于SISO模型,频率响应为Bode图;对于MIMO模型,频率响应为奇异值图。该应用程序还显示原始模型的Hankel奇异值和近似误差图。
Hankel奇异值图显示了系统中每个状态的相对能量贡献。减速器模型根据这些值计算初始降阶模型。高亮显示的条形图是初始降阶模型中的最低能量状态。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阶数,以找到保留对应用程序非常重要的动态特性的最低阶数模型。要指定不同的顺序,请执行以下操作之一:
在中输入模型订单降价订单字段。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绘图上显示其响应。
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。
有关使用分析图的详细信息,请参见在Model Reducer应用程序中可视化降阶模型.
如果低频动态对应用程序不重要,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价模型。有关此选项的详细信息,请参阅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确定要截断的状态。忽略该范围外的能量贡献可以生成一个甚至更低的近似值,该近似值仍然适用于您的应用程序。
为了限制奇值计算,检查关注范围.然后,指定频率范围:
在文本框中,输入窗体的矢量[fmin,fmax]
.单位是无线电/时间单位
哪里TimeUnit
是TimeUnit
要减少的模型的属性。
在响应图或错误图上,拖动着色区域的边界或着色区域本身。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
检查关注范围自动清除保持直流增益.若要在使用频率限制时强制DC匹配,请重新检查保持直流增益. 请注意,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误差界.设置它绝对控制绝对误差 设置为相对控制相对误差 . 相对误差在整个频率范围内提供更好的匹配,而绝对误差强调增益最大的区域。
请注意
切换误差界选择自动清除保持直流增益和关注的范围.若要强制DC匹配,请重新检查保持直流增益. 请注意,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。如果指定了多个订单,则每个简化模型将分别显示。模型名称反映简化模型订单。
在中创建简化模型后数据浏览器,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。
现在可以使用简化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。请参见在Model Reducer应用程序中可视化降阶模型了解更多信息。
将简化模型导出到MATLAB工作区,以便进一步分析或控制设计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,请单击创建简化模型,并选择生成MATLAB脚本.
减速器模型创建一个使用阻止
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,使用减少型号订单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简化.
在MATLAB命令提示符下或在脚本和函数中,使用阻止
命令。有关示例,请参见: