TuningGoal.MinLoopGainclass

包:TuningGoal

最小环路增益约束控制系统调优

描述

使用TuningGoal.MinLoopGain对象执行一个最小环路增益在一个特定的频段。使用这种调优目标与控制系统调优命令等systune或looptune。

这一优化目标对开环频率响应(最小增益l在你的控制系统)在指定的位置。您指定的最低开环增益作为频率的函数(最低获取配置文件)。对于MIMO反馈循环,获得指定配置文件被解释为一个下界的最小奇异值l。

优化控制系统时,最小增益概要文件转换为最小增益约束灵敏度函数的倒数,发票(年代)= (我+l)。

下面的图显示了一个典型的指定最小增益概要(虚线)和产生的调谐回路增益,l(蓝线)。阴影区域代表获得配置文件值禁止这调优的目标。这个数字显示,当l远远大于1,对发票(最小增益年代)是一个很好的代理最低开环增益。

TuningGoal.MinLoopGain和TuningGoal.MaxLoopGain指定只在某些频段低增益或高增益约束。当你使用这些优化目标,systune和looptune确定最佳循环交叉附近的形状。当循环交叉附近的形状是简单或理解(如积分作用),您可以使用TuningGoal.LoopShape指定目标回路的形状。

建设

要求的事情= TuningGoal.MinLoopGain (位置,loopgain)创建一个调优目标提高输出的增益或天线系统反馈回路。调优目标指定的开环频率响应(l)以指定的位置超过指定的最小增益配置文件loopgain。

您可以指定最小增益概要文件顺利传递函数或素描分段错误配置文件使用的朋友模型或补足重量的东西(鲁棒控制工具箱)命令。只有获得值大于1执行。

对于MIMO反馈循环,获得指定配置文件被解释为一个下界的最小奇异值l。

要求的事情= TuningGoal.MinLoopGain (位置,fmin,gmin)指定最小增益的形式loopgain = K / s(积分作用)。软件选择K这样获得价值gmin在指定的频率,fmin。

输入参数

`位置`	最大的位置开环增益是受限的,指定为一个特征向量或单元阵列特征向量识别一个或多个位置控制系统的优化。什么loop-opening位置可用取决于你是什么样的系统调优: 如果你是优化模型金宝app^®模型的控制系统,您可以使用任何线性模型中分析点标记,或任何线性分析在一个点`slTuner`(金宝app仿真软件控制设计)与模型相关的接口模型。金宝app使用`addPoint`(金宝app仿真软件控制设计)添加分析指出`slTuner`接口。例如,如果`slTuner`接口包含一个分析点`u`,你可以使用`“u”`指当创建优化的目标。使用`getPoints`(金宝app仿真软件控制设计)获得可用的分析点的列表`slTuner`接口模型。如果你是调优广义状态空间(`一族`)模型的控制系统,您可以使用任何`AnalysisPoint`位置控制系统模型。例如,下面的代码创建了一个π与核电站的一个分析点输入回路`“u”`。美联社= AnalysisPoint (“u”);G =特遣部队(1,2 [1]);C = tunablePID (“C”,“π”);T =反馈(G 美联社 C, 1); 当创建优化的目标,可以使用`“u”`参考分析核电站的输入点。使用`getPoints`获得可用的分析点列表中`一族`模型。如果`位置`是loop-opening位置的单元阵列,那么最小增益目标适用于MIMO循环。
`loopgain`	最低开环增益作为频率的函数。您可以指定`loopgain`作为一个平滑的输出传递函数(`特遣部队`,`zpk`,或`党卫军`模型)。或者,您可以勾勒出一个分段获得配置文件使用`的朋友`模型或`补足重量的东西`(鲁棒控制工具箱)命令。例如,下面的`的朋友`模型指定最小增益为100 (40 dB)低于0.1 rad / s,滚动的速度-20 dB / 12月在更高的频率。 loopgain =朋友([100 100 10],[0 1 e 1 1]); 当您使用一个`的朋友`模型来指定`loopgain`,软件自动映射您的概要文件到指定`zpk`模型。这个模型的大小接近所需的概要文件。使用`viewGoal(要求)`情节的大小`zpk`模型。只有获得值大于1执行。对于多输入,多输出(MIMO)反馈循环,获得配置文件被解释为一个下界的最小奇异值`l`。关于奇异值的更多信息,请参阅`σ`。如果你是调优在离散时间(也就是说,使用`一族`模型或`slTuner`接口和非零`Ts`),您可以指定`loopgain`作为一个相同的离散时间模型`Ts`。如果您指定`loopgain`在连续时间,优化软件可获得它。指定环路增益在离散时间给你更多的控制环路增益在奈奎斯特频率附近。
`fmin`	最小增益的频率`gmin`,指定为一个标量值在rad / s。使用这个参数指定最小增益的形式`loopgain = K / s`(积分作用)。软件选择`K`这样获得价值`gmin`在指定的频率,`fmin`。
`gmin`	最小增益发生的价值`fmin`,指定为一个标量绝对值。使用这个参数指定最小增益的形式`loopgain = K / s`(积分作用)。软件选择`K`这样获得价值`gmin`在指定的频率,`fmin`。

属性

`MinGain`	最低开环增益作为频率的函数,指定为一个输出`zpk`模型。软件自动地图输入参数`loopgain`到一个`zpk`模型。这个的大小`zpk`模型接近所需的概要文件。另外,如果你使用`fmin`和`gmin`参数指定获得资料,该属性被设置为`K / s`。软件选择`K`这样获得价值`gmin`在指定的频率,`fmin`。使用`viewGoal(要求)`绘制开环的大小最小增益概要文件。
`焦点`	频带的调优的目标是执行,指定为一个行向量的形式`(最小,最大)`。设置`焦点`财产限制的执行调优目标特定的频段。表达这个值在频单元控制系统模型的优化(rad /`TimeUnit`)。例如,假设`要求的事情`是一个优化目标之间你想仅适用于1和100 rad / s。限制这个乐队的调优目标,使用以下命令: 要求的事情。专注= [1100]; 默认值:`[0,正]`持续时间;`[0,π/ Ts]`离散时间,`Ts`是时间模型样本。
`稳定`	稳定性要求闭环动态,指定为1 (`真正的`)或0 (`假`)。当`稳定`是`真正的`稳定,这要求指定的反馈回路,以及实施获得或loop-shape需求。集`稳定`来`假`如果不需要指定循环稳定或无法实现。默认值:1 (`真正的`)
`LoopScaling`	切换为自动扩展循环信号,指定为`“上”`或`“关闭”`。在多环或MIMO控制系统,自动反馈通道是新平衡非对角的条款的开环传递函数(循环交互条款)。集`LoopScaling`来`“关闭”`禁用比例和形状们这样的开环反应。默认值:`“上”`
`位置`	位置约束最小环路增益,指定为一个单元阵列特征向量识别一个或多个分析分控制系统调优。例如,如果`位置= {' u '}`,调优目标评估分析点的开环响应测量`“u”`。如果`位置= {u1, u2的}`,调优目标评估天线系统开环响应测量分析点`‘u1’`和`“u2”`。的值`位置`的属性设置`位置`输入参数当您创建优化的目标。
`模型`	应用模型的优化目标,指定为一个向量的指数。使用`模型`房地产当调优控制系统模型的数组`systune`,执行调优目标数组中模型的一个子集。例如,假设您想应用调优的目标,`要求的事情`、第二、第三和第四模型在一个数组传递给模型`systune`。限制的执行调优目标,使用以下命令: 要求的事情。模型= 2:4; 当`模型=南`适用于所有优化目标模型。默认值:`南`
`开口`	反馈回路打开当评估优化目标,指定为一个单元阵列特征向量识别loop-opening位置。调优的目标是评估针对开环配置由开放位置您识别反馈循环。如果您使用的是调优目标优化控制系统仿真软件模型,金宝app`开口`可以包括任何线性分析点模型中,或任何线性分析点的`slTuner`(金宝app仿真软件控制设计)与模型相关的接口模型。金宝app使用`addPoint`(金宝app仿真软件控制设计)添加分析分和循环的开口`slTuner`接口。使用`getPoints`(金宝app仿真软件控制设计)获得可用的分析点的列表`slTuner`接口模型。如果您使用的是调优目标优化广义状态空间(`一族`)模型的控制系统`开口`可以包括任何`AnalysisPoint`位置控制系统模型。使用`getPoints`获取列表中可用的分析点`一族`模型。例如,如果`机会= {u1, u2的}`,然后用循环调优的目标是评估分析点开放`u1`和`u2`。默认值:`{}`
`的名字`	调优目标名称,指定为一个特征向量。例如,如果`要求的事情`是一个优化目标: 要求的事情。的名字='LoopReq'; 默认值:`[]`

例子

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最小环路增益优化的目标

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创建一个优化目标,增加了一个反馈回路的开环增益至少指定的配置文件。

假设你是优化的控制系统loop-opening位置确定PILoop。指定的开环增益测量位置超过最小增益为10 (20 dB)低于0.1 rad / s,滚动的速度-20 dB / 12月在更高的频率。使用一个的朋友模型草图这个概要文件。

loopgain =朋友(10 0.1 [10],[0 1 e 1 10]);要求= TuningGoal.MinLoopGain (“PILoop”,loopgain);

软件转换loopgain成一个光滑函数的频率接近piecewise-specified获得配置文件。显示调优目标使用viewGoal。

viewGoal(要求)

图包含一个坐标轴对象。坐标轴对象包含一个类型的对象。这些对象代表最小环路增益,发票(S)。

获取配置文件指定的虚线显示。调优的目标是违反的阴影区域表示,除了获得值小于1不执行。因此,这只调优目标指定一个最小增益频率低于1 rad / s。

您可以使用要求的事情作为一个输入looptune或systune当优化控制系统。然后使用viewGoal(要求,T)比较调谐回路增益中指定的最小增益调优目标T代表了调谐控制系统。

积分最小增益指定为增益值在单一频率

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创建一个指定最小环路增益调优目标概要文件的形式l=K/年代。获取配置文件达到-20分贝(0.01)的价值在100 rad / s。

要求= TuningGoal.MinLoopGain (“X”100年,0.01);viewGoal(要求)

图包含一个坐标轴对象。坐标轴对象包含一个类型的对象。这些对象代表最小环路增益,发票(S)。

viewGoal确认指定的调优的目标是正确的。您可以使用此调优目标优化控制系统,loop-opening位置确定为“X”。忽略因为环路增益值小于1,这只调优目标指定最小增益低于1 rad / s,没有限制的环路增益在更高的频率。

虽然获得指定配置文件(虚线)是一个纯积分器,数字的原因,期间获得配置文件执行调优水平在很低的频率,所述算法。看到正规化获得资料,扩大轴的调优目标的阴谋。

xlim ([10 ^ 4, 10 ^ 2]) ylim ((-20、80))

图包含一个坐标轴对象。坐标轴对象包含一个类型的对象。这些对象代表最小环路增益,发票(S)。

阴影部分反映了修改获得配置文件。

最小环路增益灵敏度函数为约束

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检查最小环路增益对调谐回路增益调优目标。最小环路增益调优目标转化为一个约束获得的灵敏度调优目标函数在指定的位置。

看到这最小环路增益和灵敏度函数之间的关系,优化后闭环系统分析点X1和X2。控制系统具有可调的PID控制器C1和C2。

创建一个模型的控制系统。

G2 = zpk ([]、2、3);G1 = zpk ([] (1 1 1) 10);甜= tunablePID (C2的,“π”);C10 = tunablePID (“C1”,“pid”);X1 = AnalysisPoint (X1的);X2 = AnalysisPoint (“X2”);InnerLoop =反馈(X2 * G2 *甜,1);CL0 =反馈(G1 * InnerLoop * C10, X1);CL0。我nputName =“r”;CL0。OutputName =“y”;

指定一些调优的目标,包括最小环路增益。这些需求优化控制系统。

Rtrack = TuningGoal.Tracking (“r”,“y”10、0.01);Rreject = TuningGoal.Gain (“X2”,“y”,0.1);Rgain = TuningGoal.MinLoopGain (“X2”、100、10000);Rgain。机会=X1的;选择= systuneOptions (“RandomStart”2);rng (“默认”);%的再现性[CL, fSoft] = systune (CL0 [Rtrack, Rreject Rgain]);

最后:软= 1.07,=无穷,迭代= 105

检查TuningGoal.MinLoopGain目标与相应的调谐响应。

viewGoal (Rgain, CL)

图包含一个坐标轴对象。坐标轴对象包含3线类型的对象。这些对象代表发票(S),环路增益(S),最小环路增益,发票(S)。

情节展示了实现环路增益的循环X2(蓝线)。情节也显示了实现灵敏度函数的倒数,年代在位置X2(绿线)。反在这个位置是由灵敏度函数发票(S) =我+ L。在这里,l开环点对点移圈以吗X2。

最小环路增益的目的Rgain是限制发票(S)在情节的代表,绿色的阴影区域。上的约束发票(S)可以被认为是最小增益约束l应用的增益l(或最小的奇异值lMIMO循环)大于1。

内循环环路增益需求不稳定约束

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创建需求,指定一个最小环路增益为20 dB(100)在50岁rad / s和最大环路增益为-20分贝(0.01)在1000 rad / s内循环下面的控制系统。

创建最大和最小环路增益要求。

RMinGain = TuningGoal.MinLoopGain (“X2”,50100);RMaxGain = TuningGoal.MaxLoopGain (“X2”1000年,0.01);

配置需求申请的环路增益与外层循环打开内循环测量。

RMinGain。开口=X1的;RMaxGain。开口=X1的;

设置Req.Openings告诉调优算法执行循环开放的要求在指定的位置。外层循环开放,要求仅适用于内部循环。

默认情况下,优化使用TuningGoal.MinLoopGain或TuningGoal.MaxLoopGain强加一个稳定性要求以及最小或最大的环路增益。实际上,在一些控制系统是不可能达到一个稳定的内循环。在这种情况下,删除设置的内循环的稳定性要求稳定财产假。

RMinGain。年代tabilize = false; RMaxGain.Stabilize = false;

当你调整使用的这些需求,优化算法仍然对整体优化控制系统稳定性的要求,而不是仅在内部循环。

提示

这个调优目标强加了一个隐式约束闭环测量灵敏度函数的稳定性位置评估循环打开,点确定开口。这个隐式约束的动力学影响稳定的动力学调优目标。的MinDecay和MaxRadius选项的systuneOptions对这些隐式约束动力学控制范围。如果优化不能满足默认的边界,或者默认的边界冲突与其他需求,使用systuneOptions更改这些默认值。

算法

当你调整控制系统使用TuningGoal,软件优化的目标转换成规范化的标量值f(x)。在这里,x是免费的(可调)的矢量控制系统参数。软件然后调整参数值最小化f(x)或开车f(x)低于1如果调优的目标是硬约束。

为TuningGoal.MinLoopGain,f(x)是由:

$f (x) = {为 W_{年代} (D^{- 1} 年代 D) 为}_{\infty} 。$

在这里,D是一个对角比例(MIMO循环)。年代灵敏度函数在吗位置。W_年代是一个频率加权函数来自最小环路增益配置文件,MinGain。这个函数的增益大致匹配MaxGain值从-20分贝60分贝。数值的原因,这个范围外的权重函数的水平了,除非指定的剖面变化斜率这个范围之外。这种调节称为正则化。因为波兰人W_年代接近年代= 0或年代=正可能会导致糟糕的数字调节systune优化问题,它不推荐指定配置文件非常低频或高频动力学。

获得W_年代使用:

WS = getWeight(点播,Ts)

在哪里要求的事情是调优目标,Ts是你调的样品时间(t = 0持续时间)。更多信息关于正则化及其影响,明白了可视化优化目标。

虽然年代是一个闭环传递函数,开车f(x)< 1相当于执行一个下界的开环传递函数,l,在一个频段的增益l大于1。知道为什么,注意年代= 1 / (1 +l)。的输出循环,当|l| 1 > >,|年代|≈1 / |l|。因此,实施开环最小增益要求,|l| > |W_年代|,相当于执行|W_年代年代| < 1。MIMO循环,类似的推理应用| |年代| |≈1 /σ_最小值(l),在那里σ_最小值是最小的奇异值。