TuningGoal。LQG类

包:TuningGoal

控制系统的线性二次高斯(LQG)目标整定

描述

使用TuningGoal。LQG指定将控制性能量化为LQG成本的调优目标。它不仅适用于LQG最优控制的经典观测器结构，而且适用于任何控制结构。您可以将此调优目标用于使用调优命令进行控制系统调优，例如systune或looptune。

LQG成本为:

J=E（z（t)”求出z（t））.

z（t)为系统对白噪声输入向量的响应w（t)。的协方差w（t)为:

E（w（t）w（t) ') =QW。

向量w（t)通常由系统的外部输入(如噪声、干扰或命令)组成。向量z（t)包括表征性能的所有系统变量，如控制信号、系统状态和输出。E（x)为随机变量的期望值x。

代价函数J也可以写成随时间的平均值:

$J = \lim_{T \to \infty} E （ \frac{1}{T} \int_{0}^{T} z （ t ）＇问 Z z （ t ） d t ）。$

创建调优目标后，您可以通过设置来进一步配置它属性对象的。

建设

要求的事情= TuningGoal。LQG (wname，zname，QW，求出）创建LQG需求。wname和zname指定信号组成w（t),z（t)。的矩阵QW和求出指定噪声协方差和性能权重。这些矩阵必须是对称的非负定的。使用标量值QW和求出指定单位矩阵的倍数。

输入参数

`wname`	噪声输入,w（t)，指定为字符向量或字符向量的单元数组，指定信号组成w（t)，如`' w '`或`{' w ', ' v '}`。可指定为调谐目标的噪声输入的信号如下。如果您正在使用调优目标来调优Simulink金宝app^®控制系统的模型`wname`可以包括: 任意模型输入模型中的任何线性化输入点任何标识为a的信号`控制`，`测量`，`开关`,或`IOs`信号`slTuner`与Simulink模型相关联的接口金宝app 如果您正在使用调优目标来调优广义状态空间模型(`一族`)的控制系统使用`systune`,然后`wname`可以包括: 控制系统模型的任意输入任何信道`AnalysisPoint`块在控制系统模型中例如，如果您正在调整控制系统模型，`T`,然后`wname`中可以包含输入名称吗`T.InputName`。同样,如果`T`包含一个`AnalysisPoint`块，其位置名为`X`,然后`wname`可以包括`X`。如果您使用调优目标来调优控制器模型，`C0`对于植物来说`G0`,使用`looptune`,然后`wname`可以包括: 的任何输入`C0`或`G0` 任何信道`AnalysisPoint`块在`C0`或`G0` 如果`wname`通道是an的吗`AnalysisPoint`在广义模型块中，调谐目标的噪声输入为与开关相关的隐含输入:
`zname`	性能输出,z（t)，指定为字符向量或字符向量的单元数组，指定信号组成z（t)，如`“y”`或`{' y ', ' u '}`。可指定为调优目标的性能输出的信号如下。如果您正在使用调优目标来调优控制系统的Simulink模型，那么金宝app`zname`可以包括: 任意模型输出模型中的任何线性化输出点任何标识为a的信号`控制`，`测量`，`开关`,或`IOs`信号`slTuner`与Simulink模型相关联的接口金宝app 如果您正在使用调优目标来调优广义状态空间模型(`一族`)的控制系统使用`systune`,然后`zname`可以包括: 控制系统模型的任意输出任何信道`AnalysisPoint`块在控制系统模型中例如，如果您正在调整控制系统模型，`T`,然后`zname`中可以包含输出名称吗`T.OutputName`。同样,如果`T`包含一个`AnalysisPoint`块，该通道名为`X`,然后`zname`可以包括`X`。如果您使用调优目标来调优控制器模型，`C0`对于植物来说`G0`,使用`looptune`,然后`zname`可以包括: 的任何输入`C0`或`G0` 任何信道`AnalysisPoint`块在`C0`或`G0` 如果`zname`通道是an的吗`AnalysisPoint`块的广义模型中，调优目标的性能输出是与开关相关的隐含输出:
`QW`	白噪声输入向量的协方差w（t)，指定为标量或矩阵。使用标量值指定单位矩阵的倍数。否则，指定一个对称的非负定矩阵，其行数与向量中的条目数相同w（t)。对角矩阵的元素是w（t)不相关。的协方差w（t为: E（w（t）w（t) ') =QW。当你在离散时间对控制系统进行调谐时，LQG调谐目标假设: E（w［k］w［k]“)=QW/T_年代。 T_年代为模型样本时间。这个假设确保了连续时域调优的一致结果。在这个假设中，w［k]是由连续白噪声采样得到的离散时间噪声w（t)协方差QW。如果在你的系统中w［k]是一个具有已知协方差的真正离散过程QWd，使用值T_年代 QWd为`QW`创建LQG目标时的价值。默认值:*我
`求出`	性能权重，指定为标量或矩阵。使用标量值指定单位矩阵的倍数。否则指定一个对称的非负定矩阵。使用对角矩阵来独立缩放或惩罚中每个变量的贡献z。性能权重对成本函数的贡献如下: J=E（z（t)”求出z（t））. 当您使用LQG调优目标作为硬目标时，软件会尝试驱动成本函数J< 1。当你把它作为一个软目标，成本函数J受到任何硬目标的约束，其价值被贡献给总体目标函数。因此,选择`求出`值来适当地缩放成本函数，以便将其驱动到1以下或将其最小化，从而产生所需的性能。默认值:我

属性

`NoiseCovariance`	噪声输入的协方差矩阵w（t)，以矩阵形式指定。的值`NoiseCovariance`属性设置WZ创建LQG调优目标时的输入参数。
`PerformanceWeight`	性能信号的权重z（t)，以矩阵形式指定。的值`PerformanceWeight`属性设置求出创建LQG调优目标时的输入参数。
`输入`	噪声输入信号名称，指定为字符向量的单元数组。输入信号名称指定了调优目标约束的传递函数的输入。的初始值`输入`属性设置`wname`构造调优目标时的输入参数。
`输出`	性能输出信号名称，指定为字符向量的单元数组。输出信号名称指定调优目标约束的传递函数的输出。的初始值`输出`属性设置`zname`构造调优目标时的输入参数。
`模型`	应用调优目标的模型，指定为索引向量。使用`模型`属性调优控制系统模型数组时使用`systune`，为数组中的模型子集强制执行调优目标。例如，假设您希望应用调优目标，`要求的事情`传递给模型数组中的第二、第三和第四个模型`systune`。要限制调优目标的执行，请使用以下命令: 要求的事情。模型= 2:4; 当`模型= NaN`，调优目标适用于所有模型。默认值:`南`
`开口`	评估调优目标时打开的反馈回路，指定为标识开环位置的字符向量的单元数组。调优目标是根据在您确定的位置打开反馈回路创建的开环配置来评估的。如果您正在使用调优目标来调优控制系统的Simulink模型，那么金宝app`开口`可以包括模型中标记的任何线性分析点，也可以包括一个`slTuner`(金宝appSimulink控制设计)与Simulink模型相关联的接口。金宝app使用`addPoint`(金宝appSimulink控制设计)将分析点和循环开口添加到`slTuner`接口。使用`getPoints`(金宝appSimulink控制设计)获取可用的分析点列表`slTuner`接口到您的模型。如果您正在使用调优目标来调优广义状态空间(`一族`)模型的控制系统，那么`开口`可以包括任何`AnalysisPoint`在控制系统模型中的位置。使用`getPoints`中可用的分析点列表`一族`模型。例如，如果`空位= {'u1'，'u2'}`，然后通过在分析点打开循环来评估调优目标`u1`和`u2`。默认值:`{}`
`名字`	调优目标的名称，指定为字符向量。例如，如果`要求的事情`是一个调优目标: 要求的事情。名字=＇LoopReq'; 默认值:`[]`

提示

当您使用此调谐目标来调谐连续时间控制系统时，systune尝试强制零馈通(D= 0)在调优目标约束的传输上。零馈通是因为H₂对于具有非零馈通的连续时间系统，范数，即调谐目标的值，是无限的。
systune通过将所有有助于馈通项的可调参数固定为零来强制零馈通。systune如果修复这些可调参数不足以强制零馈通，则返回错误。在这种情况下，您必须修改调优目标或控制结构，或者手动将系统的一些可调参数固定为消除馈通项的值。
当约束传递函数串联有几个可调块时，软件将所有有助于整体馈通的参数归零的方法可能是保守的。在这种情况下，将其中一个模块的馈通项设为零就足够了。如果您想控制哪个块的馈通固定为零，您可以手动固定您选择的调谐块的馈通。
要将可调块的参数固定为指定值，请使用价值和免费的块参数化的属性。例如，考虑一个调优的状态空间块:
```
C =可调谐的“C”1、2、3);
```
要在此块上强制零馈通，请设置其D矩阵值为零，并固定参数。
```
C.D.Value = 0;c.d.p free = false;
```
有关固定参数值的详细信息，请参阅控件设计块参考页，例如可调参数。
该调优目标对闭环传递函数施加了隐式的稳定性约束wname来zname中所标识的点打开循环求值开口。受此隐式约束影响的动力学是稳定的动力学对于这个调优目标。的MinDecay和MaxRadius选项的systuneOptions控制这些隐式约束动力学的边界。如果优化无法满足默认边界，或者默认边界与其他需求冲突，则使用systuneOptions更改这些默认值。