主要内容

减少模型订单使用模型减速器应用程序

方法来降低模型的阶数,同时保持重要的动态减速器模型这个例子说明了平衡截断方法,它根据状态对系统响应的能量贡献来消除状态。

开放式模型减速器与建筑模型

本例使用了洛杉矶大学医院大楼的模型。该建筑共有八层,每层有三个自由度:两个位移和一个旋转。这些位移中的任何一个的输入-输出关系都表示为一个48状态模型,其中每个状态表示一个位移或它的变化率(速度)。加载建筑模型并打开减速器模型与模型。

负载building.matmodelReducer (G)

在Data Browser中选择模型,以在Preview部分中显示关于模型的一些信息。双击模型以查看更详细的信息。

打开平衡截断选项卡

减速器模型有三种模型简化方法:平衡截断、模式选择和极点/零简化。本例中,单击平衡截断

减速器模型打开平衡截断TAB键,自动生成降阶模型。上面的图在频域比较了原始模型和简化模型。底部的图表显示了每个状态的能量贡献,这些状态从高能到低能进行了分类。条形图中突出显示了简化模型的阶数14。在简化模型中,所有能量贡献比这个低的态都被丢弃。

计算多个近似

假设您希望保留模型响应的第一个、第二个和第三个峰值,大约是5.2 rad/s、13 rad/s和25 rad/s。尝试其他模型订单,看看是否可以用较低的模型订单实现这一目标。用下列方法之一计算五阶和十阶近似:

  • 减少模型的订单文本框中,输入10 [5]

  • 在状态贡献图中,ctrl-click状态5和状态10的条形图。

减速器模型计算两个新的降阶模型,并将它们与原始模型一起显示在响应图上G.为了更仔细地检查这三个峰值,放大相关的频率范围。10阶模型成功地捕获了三个峰值,而5阶模型仅逼近了前两个峰值。(有关缩放和与分析图的其他交互的信息,请参见在模型减速器应用程序中可视化降阶模型.)

比较不同可视化的简化模型

除三种模型的频响图外,减速器模型让您检查原始模型和简化模型之间的绝对和相对误差。选择绝对误差图看看建筑模型和简化模型之间的区别。

五阶降阶模型在前两个峰值的频率范围内误差最大为-60dB,小于30 rad/s。频率越高,误差越大。在所有频率范围内,10阶降阶模型的误差都较小。

在数据浏览器中创建简化模型

通过单击将简化后的模型存储在数据浏览器中创建了模型.5阶和10阶简化模型以名称出现在数据浏览器中GReduced5Greduced10

您可以继续更改模型缩减参数并生成额外的缩减模型。当你这么做的时候,GReduced5Greduced10在数据浏览器中保持不变。

专注于特定频率的动力学

缺省情况下,采用均衡截断减速器模型保持直流增益,匹配原始和简化模型的稳态响应。清除保持直流增益复选框以更好地近似高频动力学。减速器模型计算新的简化模型。在高频区域的误差减小,代价是在低频时误差略有增加。

您还可以将平衡截断集中在特定频率区间内的模型动力学上。例如,建筑模型的第二个峰值大约在13 rad/s左右。首先,选择模型响应来看看模型的伯德图。然后检查选择频率范围复选框。减速器模型只分析突出显示的频率间隔内的状态贡献。

您可以拖动边界以交互式地更改频率范围。当你改变频率间隔时,汉克尔奇异值图反映了状态的能量贡献的变化。

输入频率限制22 [10]进入旁边的文本框关注的范围.五阶降阶模型捕捉了基本动力学。在此频率范围内,十阶模型与原始建筑模型具有几乎相同的动力学特性。

可以选择,通过单击将这些额外的模型存储在Data Browser中创建了模型

比较时域模型

你可以比较存储的简化模型和原始模型的时域响应情节选项卡。在数据浏览器中,ctrl -click选择要比较的模型,GGReduced5,GReduced10.然后,单击一步减速器模型使用所有三个模型创建一个步长图。

放大这幅图的瞬态行为可以看出GReduced10很好地捕捉原始模型的时域行为。然而,回应的GReduced5大约3秒后偏离原始模型。

进一步分析的出口模型

将简化后的模型与原模型在时域和频域的比较表明GReduced10充分捕捉兴趣的动态。将该模型导出到MATLAB®工作空间以进行进一步的分析和设计。在减速器模型选项卡上,单击出口模式.清除的复选框GGreduced5,然后单击出口出口Greduced10

Greduced10在MATLAB工作空间中以状态空间(党卫军)模型。

另请参阅

应用程序

住编辑任务

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