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平衡截断模型缩减

平衡截断通过忽略对整体模型响应影响相对较低的状态来计算模型的低阶近似。使用低阶近似保持感兴趣的动态可以简化分析和控制设计。在模型约简的平衡截断方法中,软件通过汉克尔奇异值测量状态贡献(见hsvd)并丢弃较小值的状态。你可以通过平衡截断来计算降阶模型:

有关模型简化的更多一般信息,请参见模型化简基础

模型减速器App中的平衡截断

减速器模型提供了一个交互式工具,用于执行模型约简,检查和比较原始模型和降阶模型的响应。用平衡截断来近似一个模型减速器模型

  1. 打开应用程序,并导入一个LTI模型来减少。例如,假设有一个名为构建在MATLAB中®工作区。打开以下命令减速器模型并导入模型。

    modelReducer(建立)
  2. 数据浏览器,选择要缩减的模型。点击平衡截断

    平衡截断选项卡,减速器模型显示原始模型的频率响应图和模型的简化版本。对于SISO模型,频率响应为波德图;对于MIMO模型,频率响应为奇异值图。该应用程序还显示了原始模型的汉克尔奇异值和近似误差图。

    汉克尔奇异值图显示了系统中每个状态的相对能量贡献。减速器模型基于这些值计算初始降阶模型。高亮的条是初始降阶模型中能量最低的状态。减速器模型丢弃汉克尔奇异值低于高亮条的状态。

  3. 尝试不同的简化模型顺序,以找到保留对应用程序重要的动态的最低阶模型。指定不同的顺序:

    • 中输入型号订单减少订单字段。您可以输入单个整数或一组整数,例如10:14(8、11、12)

    • 单击汉克尔奇异值图上的条形图可指定降阶模型的最低能量状态。按ctrl -单击可指定多个值。

    当您更改指定的简化模型顺序时,减速器模型自动计算一个新的降阶模型。如果指定多个型号订单,减速器模型计算多个降阶模型,并在图上显示它们的响应。

  4. 此外,除了频率响应之外,还可以检查原始模型和降阶模型之间的绝对误差或相对误差。控件上的按钮选择错误图类型平衡截断选项卡。

    有关使用分析图的更多信息,请参见在模型减速器应用程序中可视化降阶模型

  5. 如果低频动态对您的应用程序不重要,您可以清除保持直流增益复选框。这样做有时会在更高频率下在原始模型和降阶模型之间产生更好的匹配。

    当您检查或清除保持直流增益复选框,减速器模型自动计算新的降阶模型。有关此选项的详细信息,请参见比较截断和直流匹配的低阶模型近似

  6. 可选地,限制汉克尔奇异值计算到特定的频率范围。当模型的模式超出特定应用程序感兴趣的区域时,这样的限制非常有用。当你施加频率限制时,减速器模型仅根据特定频率范围内的能量贡献确定要截断哪些状态。忽略这个范围之外的能量贡献可以得到一个更低阶的近似,但仍然适合您的应用。

    为了限制奇异值计算,勾选关注范围.然后,指定频率范围:

    • 在文本框中,输入窗体的向量[fmin, fmax].单位是rad / TimeUnit,在那里TimeUnitTimeUnit您要约简的模型的属性。

    • 在响应图或错误图上,拖动阴影区域或阴影区域本身的边界。减速器模型仅分析阴影区域内的国家贡献。

    当您检查或清除关注范围复选框或更改所选范围,减速器模型自动计算新的降阶模型。

    请注意

    检查关注范围自动清除保持直流增益.若要强制直流匹配,即使使用频率限制,请重新检查保持直流增益.请注意,相对误差控制不支持限制频率范围。金宝app

  7. 中选择适当的选项,可以在绝对误差和相对误差之间进行选择错误绑定.设置为绝对控制绝对误差 G G r 同时将其设置为相对控制相对误差 G 1 G G r .相对误差提供了更好的跨频率匹配,而绝对误差强调了增益最大的区域。

    请注意

    之间切换错误绑定选项自动清除保持直流增益而且关注范围.若要强制执行DC匹配,请重新检查保持直流增益.请注意,相对误差控制不支持限制频率范围。金宝app

  8. 当您有一个或多个想要存储并进一步分析的简化模型时,单击.新型号出现在数据浏览器.如果指定了多个订单,则每个简化模型将分别显示。模型名称反映了降低的模型顺序。

    在创建简化模型后数据浏览器,您可以继续更改约简参数,创建不同阶数的约简模型进行分析和比较。

现在您可以使用简化的模型执行进一步的分析。例如:

  • 检查简化系统的其他响应,如阶跃响应或尼科尔斯图。要做到这一点,请使用工具情节选项卡。看到在模型减速器应用程序中可视化降阶模型获取更多信息。

  • 导出简化模型到MATLAB工作空间进行进一步分析或控制设计。在减速器模型选项卡上,单击出口

生成MATLAB平衡截断代码

若要创建MATLAB脚本,可在命令行上用于进一步的模型缩减任务,请单击创建简化模型,并选择生成MATLAB脚本

减速器模型属性创建一个脚本balred命令执行模型缩减,使用您在平衡截断选项卡。脚本在MATLAB编辑器中打开。

其他环境中的平衡截断

而不是在减速器模型应用程序,您可以在其他环境中执行平衡截断。

另请参阅

应用程序

实时编辑任务

功能

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