确定植物结构的选择- MATLAB和Simulink金宝app - 金宝app,下载188bet金宝搏,金宝搏官方网站

选择已识别的植物结构

PID调谐器提供两种类型的模型结构来表示工厂动态:过程模型和状态空间模型。

使用您的系统特征知识和应用程序所需的精度级别来选择模型结构。在没有任何先验信息的情况下，您可以通过分析实验获得的系统的阶跃响应和频率响应来了解动力学和延迟的顺序。有关更多信息，请参见系统识别工具箱™文档中的以下内容:

相关模型(系统辨识工具箱)
频率响应模型(系统辨识工具箱)

您选择的每个模型结构都有相关的动态元素，或者模型参数．您可以手动或自动调整这些参数的值，以找到与测量的或模拟的响应数据满意匹配的已识别模型。在许多情况下，当您不确定要使用的最佳结构时，从最简单的模型结构开始是有帮助的，即带有一个极点的传递函数。你可以逐步尝试识别更高阶的结构，直到在植物响应和测量输出之间达到令人满意的匹配。状态空间模型结构允许在输入输出数据分析的基础上自动搜索最优模型顺序。

当开始植物识别任务时，默认选择一个实极点的传递函数模型结构。这种默认设置对数据的性质不敏感，可能不适合您的应用程序。因此，建议您在进行参数识别之前选择合适的模型结构。

流程模型

过程模型是具有3个或更少极点的传递函数，可以通过添加零、延迟和积分器元素来扩充。过程模型通过模型参数表示时间常数、增益和时间延迟。在PID调谐器，在中选择一个流程模型植物鉴定标签使用结构菜单

对于任何选择的结构，您可以使用相应的复选框添加延迟、零和/或积分器元素。点击编辑参数查看由这些选择配置的模型传递函数。

最简单的过程模型是一个实极传递函数，没有零或延迟元素:

$H (s) = \frac{K}{T_{1.} s + 1.} ．$

该模型由参数定义K，收获，和T_1.，第一次常数。最复杂的过程模型结构选择有三个极点、一个附加积分器、一个零和一个时滞，如下面的模型，它有一个实极点和一个复共轭极点对:

$H (s) = K \frac{T_{Z} s + 1.}{s (T_{1.} s + 1.) (T_{ω}^{2.} s^{2.} + 2. ζ T_{ω} s + 1.)} E^{- τ s} ．$

在该模型中，可配置参数包括与极点和零点相关的时间常数，T_1.,T_ω,T_Z．其他参数是阻尼系数ζ，收益K，以及时间延迟τ．

选择流程模型类型时，PID调谐器自动计算工厂参数的初始值，并显示一个图，显示估计的模型响应和您的测量或模拟数据。可以使用绘图上的指示器以图形方式编辑参数值，也可以使用Plant Parameters编辑器以数字方式编辑参数值。有关说明此过程的示例，请参见交互式地从响应数据估计植物参数．

下表总结了定义可用流程模型类型的各种参数。

参数	所使用的	描述
K——获得	所有传递函数	可以拿走任何真正的价值。在图中，向上或向下拖动植物响应曲线(蓝色)进行调整K．
T_1.-第一次常数	具有一个或多个实极点的传递函数	可以取0到T，测量或模拟数据的时间跨度。在绘图中，拖动红色的x向左(朝向0)或向右(朝向T)调整T_1.．
T_2.-第二时间常数	具有两个实极点的传递函数	可以取0到T，测量或模拟数据的时间跨度。在绘图中，拖动洋红色的x向左(朝向0)或向右(朝向T)调整T_2.．
T_ω-与固有频率相关的时间常数ω_N,在那里T_ω= 1 /ω_N	极点欠阻尼对（复共轭对）的传递函数	可以取0到T，测量或模拟数据的时间跨度。在图中，拖动一条橙色响应包络线向左(朝向0)或向右(朝向0)T)调整T_ω．
ζ-阻尼系数	极点欠阻尼对（复共轭对）的传递函数	可以取0到1之间的任意值。在图中，拖动一条橙色响应包络线向左(朝向0)或向右(朝向0)T)调整ζ．
τ——运输延迟	任何传递函数	可以取0到T，测量或模拟数据的时间跨度。在图中，拖动橙色的竖条向左(朝向0)或向右(朝向T)调整τ．
T_Z——模型零	任何传递函数	可以取-T和T，测量或模拟数据的时间跨度。在绘图中，向左拖动红色圆圈（朝向-T)或向右（朝向）T)调整T_Z．
积分器	任何传递函数	加上1/s传递函数。没有需要调整的相关参数。

状态空间模型

用于识别的状态空间模型结构主要由状态数的选择来定义模型订单．当需要比流程模型结构支持的更高阶的模型来实现与测量或模拟的I/O数据的满意匹配时，请使用状态空间模型结构。金宝app在状态空间模型结构中，系统动力学由状态方程和输出方程表示:

$\begin{array}{l} \dot{x} = A. x + B U, \\ Y = C x + D U ． \end{array}$

x是状态变量的向量，由软件根据选定的模型顺序自动选择。U表示输入信号，并且Y输出信号。

要使用状态空间模型结构，请在植物鉴定选项卡,结构菜单中,选择状态空间模型。然后单击配置结构打开结构状态空间模型对话框。

使用该对话框指定型号顺序、延迟和馈通特性。如果不确定顺序，请选择选择范围内的最佳值，并输入一系列订单。在本例中，单击时估计在植物估测选项卡中，软件显示Hankel奇异值的条形图。选择一个模型阶数等于对系统动力学做出重大贡献的Hankel奇异值的数量。

当您选择状态空间模型结构时，识别图仅在有效的估计模型存在时显示植物响应(蓝色)曲线。例如，如果在估计流程模型之后更改结构，则会显示估计模型的状态空间等价物。如果你改变模型的顺序，植物的响应曲线就会消失，直到执行新的估计。

当使用状态空间模型结构时，您不能直接与模型参数交互。因此，被识别的模型应该被认为是非结构化的，模型的状态变量没有物理意义。

但是，您可以通过图形方式调整输入延迟和模型的总体增益。当您选择具有时间延迟的状态空间模型时，延迟在绘图上以垂直橙色条表示，并在绘图上显示。水平拖动此条可更改延迟值。拖动电厂响应（蓝色）上下弯曲以调整模型增益。

现有的植物模型

任何以前进口的或已确定的工厂型号均列于设备列表区域。

您可以使用这些设备之一定义模型结构并初始化模型参数值植物鉴定选项卡,结构菜单中，选择要用于结构初始化的线性植物模型。

如果您选择的工厂是一个流程模型(Idroc(系统辨识工具箱)对象),PID调谐器使用其结构。如果设备为任何其他型号，PID调谐器使用状态空间模型结构。

模型结构之间的切换

从一个模型结构切换到另一个模型结构时，软件将尽可能保留模型特征（极/零位置、增益、延迟）。例如，从单极模型切换到双极模型时，现有的T_1.,T_Z,τ和K被保留,T_2.初始化为默认值(如果有的话，也可以是先前赋值的)。

估计参数值

一旦您选择了模型结构，您就有几个手动或自动调整参数值的选项，以实现估计的模型响应与您测量或模拟的输入/输出数据之间的良好匹配。有关所有这些选项的示例，请参见:

交互式地从响应数据估计植物参数(控制系统工具箱™)
交互式地从测量或模拟响应数据估计植物金宝app^®控制设计™)

PID调谐器选择模型结构时不执行模型参数的智能初始化。相反，图中反映的模型参数的初始值是在范围值中间任意选择的。如果在手动调整参数值之前需要良好的起点，请使用初始化和估计选择从植物鉴定选项卡。

处理初始条件

在某些情况下，系统响应受到初始条件的强烈影响。因此，以传递函数的形式描述输入输出关系不足以拟合观测数据。这对于包含弱阻尼模态的系统尤其如此。PID调谐器除了模型参数外，允许您估计初始条件，以便初始条件响应和输入响应的总和与观察到的输出很好地匹配。使用估计选项对话框，指定在自动估算期间应如何处理初始条件。默认情况下，初始条件处理（是固定为零值还是估算）由估算算法自动执行。但是，您可以使用“初始条件”菜单强制执行某个选择。

初始条件只能通过自动估计进行估计。与模型参数不同，初始条件不能手动修改。但是，一旦估计，初始条件将保持其估计值不变，除非更改模型结构或导入新的识别数据。

如果在执行自动估算后修改模型参数，模型响应将显示固定贡献（即独立于模型参数）从初始条件。在下面的图中，初始条件的影响被确定为特别显著。当随后调整延迟时，输入延迟标记左侧的响应部分（τ调节器)完全来自初始条件。右边的部分τ调节器包含输入信号和初始条件的效果。