TuningGoal。利润率class

包:TuningGoal

控制系统整定的稳定裕度要求

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描述

使用TuningGoal。利润率为SISO或MIMO反馈回路的增益和相位裕度指定一个调谐目标。您可以使用此调优目标来验证已调优的控制系统viewGoal。还可以使用调优命令将调优目标用于控制系统调优，例如systune或looptune。

创建调优目标后，可以通过设置来进一步配置它属性对象的。

在使用调优目标对控制系统进行调优之后，可以使用控件可视化调优目标和调优值viewGoal命令。有关解释差额目标的信息，请参见控制系统整定中的稳定裕度。

建设

要求的事情= TuningGoal。利润(位置，gainmargin，phasemargin）创建一个调谐目标，该目标指定控制系统中指定位置的最小增益和相位裕度。

输入参数

位置

控制系统中应用最小增益和相位裕度的位置，指定为字符矢量或字符矢量单元阵列，用于识别控制系统中要调谐的一个或多个位置。可用的位置取决于您要调优的系统类型:

如果您正在调优Simulink金宝app^®模型的一个控制系统，你可以使用任何线性分析点标记在模型中，或任何线性分析点在一个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)添加分析点到slTuner接口。例如，如果slTuner接口包含一个分析点u，你可以用“u”在创建调优目标时引用这一点。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。
如果您正在调优广义状态空间(一族)模型的控制系统，你可以使用任何AnalysisPoint在控制系统模型中的位置。例如，下面的代码创建了一个PI循环，在工厂输入处有一个分析点“u”。
```
AP =分析点“u”）;G = tf(1，[1 2]);C = tunablePID()“C”，“π”）;T = feedback(G*AP*C,1);
```
在创建调优目标时，可以使用“u”参考工厂输入时的分析点。使用getPoints获取可用的分析点列表一族模型。

余量要求适用于指定开环位置的点对点开环传递函数。该传递函数是在指定位置注入信号，并在同一点测量返回信号而得到的开环响应。

如果位置是单元阵列，则余量要求适用于MIMO开环传递函数。

gainmargin

反馈回路所需的最小增益余量，以dB为单位的标量值指定。TuningGoal。利润率采用基于磁盘的增益和相位裕度，比传统的增益和相位裕度提供更强的稳定性保证。(磁盘空间的详细信息请参见使用磁盘余量进行稳定性分析(鲁棒控制工具箱)。）

增益裕度表示开环响应的增益可以增加或减少多少而不损失稳定性。例如,

对于SISO系统，设置Gainmargin = 3规定了闭环系统在开环增益变化高达±3db时保持稳定的要求。
对于MIMO系统，设置Gainmargin = 3规定了在每个反馈通道中增益变化达到±3db时，封闭系统保持稳定的要求。增益可以在所有通道中同时变化，并且在每个通道中变化不同的量。

phasemargin

反馈回路所需的最小相位裕度，以度为单位的标量值指定。TuningGoal。利润率采用基于磁盘的增益和相位裕度，比传统的增益和相位裕度提供更强的稳定性保证。(磁盘空间的详细信息请参见使用磁盘余量进行稳定性分析(鲁棒控制工具箱)。）

相位裕度表示开环响应的相位可以增加或减少多少而不失去稳定性。例如,

对于SISO系统，设置phasemmargin = 45规定要求闭环系统在开环响应相位变化不超过±45°时保持稳定。
对于MIMO系统，设置phasemmargin = 45指定一个要求，闭系统保持稳定的相位变化高达±45°在每个反馈通道。相位可以在所有通道中同时变化，并且在每个通道中变化的量不同。

属性

`GainMargin`	反馈回路所需的最小增益余量，以分贝(dB)为单位的标量值指定。的值`GainMargin`属性设置`gainmargin`创建调优目标时的输入参数。
`PhaseMargin`	反馈回路所需的最小相位裕度，以度为单位的标量值指定。的值`PhaseMargin`属性设置`phasemargin`创建调优目标时的输入参数。
`ScalingOrder`	控制计算MIMO稳定裕度时涉及的缩放的顺序(状态数)。静态缩放(`ScalingOrder = 0`)是默认使用的。增加顺序可能会以增加计算量为代价来改善结果。使用`viewGoal`评估优化利润与实际利润之间的差距。如果这个差距太大，可以考虑增加缩放顺序。看到控制系统整定中的稳定裕度。默认值:0(静态缩放)
`焦点`	执行调优目标的频带，指定为形式为的行向量`(最小,最大)`。设置`焦点`属性将调谐目标的执行限制到特定频带。为了获得稳定裕度要求的最佳结果，选择增益交叉频率两侧各延伸约十年的频带。例如，假设`要求的事情`是一个`TuningGoal。利润率`对象，用于调优带宽约为10 rad/s的系统。要限制调优目标的执行，请使用以下命令: 要求的事情。Focus = [1100]; 默认值:`[0,正]`对于连续时间;`[0,π/ Ts]`对于离散时间，其中`Ts`为模型样本时间。
`位置`	应用最小增益和相位裕度的位置，指定为识别控制系统中要调谐的一个或多个分析点的字符向量的单元阵列。例如，如果`位置= {'u'}`，调谐目标强制在分析点获得最小增益和相位裕度`“u”`。的值`位置`属性设置`位置`创建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:`［］`

例子

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SISO保证金要求与额外的环开度进行评估

打开实时脚本

为以下控制系统的内循环建立一个保证金要求。该要求要求最小增益裕度为5db，最小相位裕度为40度。

创建系统的模型。为此，请指定并连接数字工厂模型G1和G2，以及可调控制器C1和C2。也指定和连接AnalysisPoint块AP1和AP2这些标记是分析和调优的兴趣点。

G1 = tf(10，[1 10]);G2 = tf([1 2]，[1 0.2 10]);C1 = tunablePID()“C”，“π”）;C2 = tunableGain()‘G’1);AP1 = AnalysisPoint“AP1”）;AP2 = AnalysisPoint“AP2”）;T = feedback(G1*feedback(G2*C2,AP2)*C1,AP1);

创建调优需求对象。

Req = TuningGoal。利润(“AP2”5、40);

该要求将指定的稳定裕度强加于由AnalysisPoint通道“AP2”，也就是内循环。

指定这些余量是在控制系统的外环打开时计算的。

要求的事情。开口= {“AP1”}；

添加“AP1”到开口属性确保systune在该位置打开循环时评估需求。

使用systune调整…的自由参数T的调优要求要求的事情。然后你可以使用viewGoal根据要求验证调谐后的控制系统。

频段内MIMO余量要求

打开实时脚本

创建一个要求，为控制系统中三个开环位置定义的回路设置最小增益和相位裕度。因为这个循环是由三个开环位置定义的，所以它是一个MIMO循环。

该要求设置了最小增益裕度为10 dB，最小相位裕度为40度，在0.1和10 rad/s之间的频带内。

Req = TuningGoal。利润率({“r”，“θ”，“φ”} 10 40);

的名字“r”，“θ”,“φ”必须在要调优的控制系统中指定有效的回路打开位置。

将要求限制在0.1到10 rad/s之间的频带。

要求的事情。Focus = [0.1 10];

提示

该调谐目标对测量的闭环灵敏度函数施加了隐式的稳定性约束位置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。

算法

调优控制系统时TuningGoal，软件将调优目标转换为规范化的标量值f（x),x是控制系统中自由(可调)参数的矢量。然后软件调整参数值以最小化f（x)或开车f（x)低于1，如果调优目标是硬约束。

为TuningGoal。利润率，f（x)为:

$f （ x ） = {为 2 α 年代 - α 我为}_{\infty} 。$

年代=D¹［我- - - - - -l（年代，x）]¹D为标度灵敏度函数。

l（年代，x)是正在形成的开环响应。

D是一个自动计算的循环比例因子。欲了解更多有关D,请参阅控制系统整定中的稳定裕度。

α是根据指定增益和相位裕度计算的标量参数。欲了解更多有关α,请参阅使用磁盘余量进行稳定性分析(鲁棒控制工具箱)。

版本历史

在R2016a中引入

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R2016a:功能从鲁棒控制工具箱

在R2016a之前，此功能需要鲁棒控制工具箱™许可证。

另请参阅