主要内容

Simulink中的鲁棒性分析金宝app

这个例子展示了如何使用鲁棒控制工具箱提供的Simulink®金宝app块和辅助函数在Simulink中指定和分析不确定系统,以及如何使用这些工具对不确定系统进行蒙特卡罗模拟。

介绍

Simu金宝applink模型usim_model由具有传感器的反馈不确定设备组成:

开放式系统(“usim_model”

该工厂是一个一阶模型,有两个不确定性来源:

  • 实际极点,其位置在-10和-4之间

  • 未建模动态,在低频时达到25%的相对不确定度,在130 rad/s时上升到100%的不确定度。

反馈路径有一个便宜的传感器,由一个20 rad/s的一阶滤波器建模,增益范围在0.1到2之间。要指定这些不确定的变量,请键入

%一阶植物模型unc_极点=ureal(“unc_pole”,-5,“范围”, -10 [4]);工厂= ss (unc_pole 5 1,1);%未建模植物动力学input_unc = ultidyn (“input_unc”[1]);,130 wt =补足重量的东西(0.25,2.5);%传感器获得传感器增益=ureal(“sensor_gain”1.“范围”,[0.1 2]);

金宝app不确定性建模与分析的Simulink模块

遥控门锁库包含用于在Simulink中建模和分析不确定性影响的块。若要打开库,请键入金宝app

打开(“RCTblocks”

不确定的状态空间块用于指定不确定线性系统(USS对象)。usim_model包含三个以蓝色突出显示的块。下面显示“Plant”块的对话框。

在此对话框中,

  • “不确定系统变量”参数指定了不确定对象模型(极点不确定的一阶模型)unc_pole).

  • “不确定值”参数指定块的不确定变量的值(unc_pole在这种情况下)。

uval是一种结构,其字段名和值是用于模拟的不确定变量名和值。你可以设置uval[]用标称值表示不确定变量或变化uval分析不确定性对模型响应的影响。

多点图块是一种方便的方法,可以在改变不确定度时可视化响应扩散。该块将为每个不确定度值获得的模拟结果叠加在一起。

不确定系统的蒙特卡罗仿真

为便于控制用于模拟的不确定度值,usim_model使用相同的“不确定性值”uval在所有三个不确定的状态空间块。设置uval[]模拟的闭环响应的标称值unc_pole输入法,及传感器增益

uval = [];%使用不确定变量的名义值sim卡(“usim_model”,10);%模拟响应

要分析不确定性如何影响模型响应,可以使用ufindusample用于生成的随机值的命令unc_pole输入法,及传感器增益.第一次使用ufind找到不确定的状态空间阻塞usim_model并编制这些块中所有不确定变量的列表:

[uvars,pathinfo]=ufind(“usim_model”);uvars%不确定变量
Uvars = struct with fields: input_unc: [1x1 ultidyn] sensor_gain: [1x1 ureal] un_pole: [1x1 ureal]

pathinfo (: 1)%到USS块的路径
ans = 3x1 cell array {'usim_model/Plant'} {'usim_model/Sensor Gain'} {'usim_model/未建模植物动力学'}

然后使用usample生成不确定性值uval与指定的不确定度范围一致。例如,您可以模拟10个随机值的闭环响应unc_pole输入法,及传感器增益详情如下:

我= 1:10;uval = usample (uvars);%生成不确定变量的随机实例sim卡(“usim_model”,10);%模拟响应结束

多点图窗口现在显示不确定反馈回路的10种可能响应。请注意,每个uval实例是一个包含不确定变量值的结构输入法传感器增益,及unc_pole

uval%不确定变量的样本值
Uval = struct with fields: input_unc: [1x1 ss] sensor_gain: 0.5893 un_pole: -4.9557

随机模拟

如果需要,可以将模型配置为使用不同的不确定性值uval对于每个新的模拟。要执行此操作,请添加uvars到基础或模型工作区,并将usample调用模型InitFcn:

bdclose (“usim_model”), open_system (“usim_model”%在基本工作区中写入不确定变量列表evalin (“基地”' uvars = ufind(“usim_model”);“%修改InitFcn模型设置参数(“usim_model”“InitFcn”'uval=usample(UVAR);');%模拟十次(与按“Start simulation”十次相同)我= 1:10;sim卡(“usim_model”,10);结束%清理设置参数(“usim_model”“InitFcn”'');

再次多点图窗口显示不确定反馈回路的10种可能响应。

不确定Simulink模型的线性化金宝app

如果您有Simulink金宝app Control Design™,您可以使用相同的工作流来线性化和分析频域的不确定系统。例如,可以绘制模型不确定性的10个随机样本的闭环波德响应图:

清楚的syswmax=50;%未建模动力学的最大固有频率(输入_unc)我= 1:10;uval = usample (uvars 1 wmax);sys (:,:, i) =线性化(“usim_model”);结束博德(sys)头衔(“usim\\ U模型的十种线性化”);

如果工作点与不确定变量无关,则更快的方法是使用铀化命令:

忙= ulinearize (“usim_model”
usys=具有1个输出、1个输入、3个状态的不确定连续时间状态空间模型。模型不确定性由以下模块组成:输入不确定性1x1 LTI,峰值增益=1,1次出现传感器增益:不确定性实值,标称值=1,范围=[0.1,2],1次出现unc极点:不确定性实值,标称值=-5,范围=[-10,-4],1次出现类型“usys.NominalValue”查看标称值,“get(usys)”查看所有属性,和“usys.uncertability”来与不确定因素互动。

然后可以对不确定状态空间模型进行采样生成类似的波德图:

波德(usample(忙10 wmax))标题(“usim\\ U模型的十种线性化”);

另请参阅

阻碍

功能

相关话题