减少模型基础
使用低阶模型可以简化分析和控制设计,相对于高阶模型。简单的模型也更容易理解和操作。高阶模型线性化得到的复杂的仿真软件金宝app®模型或从其他来源可以包含状态,不贡献多的动态应用程序特别感兴趣。因此,它可能是有用的减少模型秩序,同时保留模型特征,为您的应用程序是很重要的。
当减少模型秩序
情况下,您可能希望降低模型顺序包括这些情况:
你正在与一个相对高阶模型从线性化模型模型,进行有限元计算,互连模型元素,或其他来源。金宝app
你想提高仿真速度的仿真软件模型在一定的操作点。金宝app在这种情况下,你可以线性化的模型部分的操作点和计算一个降维的简化或近似线性化模型。然后您可以取代部分包含降维的模型与一个LTI块模型。
你想设计一个高阶控制器,实现低阶控制器,如PID控制器。例如,使用Linear-Quadratic-Gaussian方法或控制器设计H∞合成技术可以产生一个高阶的结果。在这种情况下,您可以减少植物合成之前订单,减少控制器阶合成后,或两者兼而有之。
你想获得的简化模型识别与系统辨识工具箱™软件。
下图演示了模型降阶之间的关系和控制设计。
一般来说,当设计一个控制器系统由一个高阶模型,G开始是很有用的,简化模型。然后,设计一个相对低阶控制器,CR的低阶植物模型GR。你设计一个控制器后原始或减少植物模型,你可以试着进一步降低控制器。
减少植物或控制器包括:
丢弃,不会导致系统动力学,如结构断开状态或取消pole-zero对。
丢弃低能状态,为系统动力学贡献相对较少。
专注于一个特定的频率区域,丢弃动力学外区域。例如,如果您通过执行机构控制带宽是有限的动态,丢弃高频动力学。
在任何情况下,当你减少模型秩序,你想保存模型特征,为您的应用程序是很重要的。当你计算一个降维模型,验证了模型保留了时域或频域的行为你关心。例如,对于控制设计,是有用的验证减少闭环系统是稳定的。它也是有用的检查减少开环传递函数CRGR充分匹配原始模型的开环增益GC接近1(获得交叉地区)。
模型还原工具
控制系统工具箱™为模型减少几个环境提供了工具。这些包括:
选择一个模型降阶方法
减少订单的一个模型,你可以简化您的模型,或者计算一个低阶近似。下面的表总结了几个模型降阶方法之间的区别。
| 方法 | 命令行 | 模型减速机的应用,减少模型秩序生活编辑任务 |
|---|---|---|
| 简化——减少模型秩序完全取消pole-zero成对或消除状态没有影响整体模型的响应 | Pole-Zero简化方法——消除:
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| 近似——计算的低阶近似模型。 | balred——丢弃状态相对较低,影响整体模型响应。 |
平衡截断方法——抛弃国家相对较低影响整体模型响应。 |
| 模式选择——消除两极和零感兴趣的一个特定的频率范围。 | freqsep——单独的模型在一个指定的截止频率慢速和快速动态。 |
模式选择方法,选择感兴趣的频率范围和丢弃动态范围之外。 |
有时,近似可以产生更好的结果,即使看起来像一个好的候选人简化模型。例如,模型与附近pole-zero取消有时比减少了近似简化。同样,使用balred降低状态空间模型可以产生更精确的结果minreal。
当你使用降维模型,总是验证简化或近似保留模型特征,为您的应用程序是很重要的。例如,比较原始的频率响应和减少模型使用bodeplot或sigmaplot。或者,比较原始的开环反应和减少工厂和控制器模型。
