多模型控制设计

通常，系统的动态不是完全清楚的并且可以变化。例如，系统动态可能因：

由制造公差引起的参数值变化 - 例如，电阻器的电阻值通常在围绕标称值的范围内，5Ω+/- 5％。
操作条件 - 例如，基于高度和速度的飞机动力学变化。

您设计的任何控制器都必须满足所有潜在系统动态的设计要求。

控制设计概述

为具有变化动态的系统设计一个系统：

样本变体。
为每个样本创建LTI模型。
创建一系列采样LTI模型。
为来自阵列的标称代表模型设计一个控制器。
分析数组中所有型号的控制器设计。
如果控制器设计不满足所有模型的要求，请指定不同的标称模型并重新设计控制器。

模型阵列

在控制系统设计师，您可以使用LTI模型数组在当前控制架构中为任何工厂或传感器指定多种型号（请参阅模型阵列）。如果为多个工厂或传感器指定模型阵列，则阵列的长度必须匹配。

创建模型阵列

要为多模型控制设计创建数组，可以：

使用该创建多个LTI模型TF.那SS.那ZPK.，或者FRD.命令。

％指定模型参数。m = 3;b = 0.5;k = 8：1：10;t = 0.1：.05：.2;％创建一个LTI模型数组。为了ct = 1：长度（k）;g（：，：，ct）= tf（1，[m，b，k（ct）]）;结尾

使用使用的创建阵列LTI模型堆命令。

％创建单个LTI模型。g1 = tf（1，[1 1 8]）;g2 = tf（1，[1 1 9]）;G3 = TF（1，[11 10]）;％组合在数组中的模型。g =堆叠（1，g1，g2，g3）;

在多个操作点执行批次线性化。然后导出计算的LTI模型以创建LTI模型的数组。看到这个例子具有参数变体的直流电动机的参考跟踪（金宝appSimulink Control Design）。
样本一个不确定的状态空间（我们）模型使用usample.（强大的控制工具箱）。
计算A.我们模拟来自Simulink金宝app^®模型。然后使用USUB.（强大的控制工具箱）或者usample.（强大的控制工具箱）创建阵列LTI模型。看从Simulink模型获取不确定的状态空间模型金宝app（强大的控制工具箱）。
指定核心Simulink块以线金宝app性化到a我们（强大的控制工具箱）或者U6RD.（强大的控制工具箱）模型。看为核心或自定义Simulink块指定不确定的线性化金宝app（强大的控制工具箱）。

导入模型阵列以控制系统设计师

要将模型导入阵列，您可以在打开时将其传递为输入参数控制系统设计师来自Matlab.^®命令行。有关更多信息，请参阅控制系统设计师。

您还可以将Model arrays导入控制系统设计师配置控制架构时。在“编辑体系结构”对话框中：

在里面价值文本框，从MATLAB工作区指定LTI模型的名称。
要从MATLAB工作区或当前工作目录中的MAT文件导入块数据，请单击。

名义模型

什么是标称模型？

这名义模型是用于设计控制器的LTI模型数组中的代表性模型控制系统设计师。使用编辑器和分析图来可视化和分析控制器对数组中剩余工厂的效果。

您可以选择数组中的任何模型作为标称模型。例如，您可以选择一个模型：

代表系统的预期标称操作点。
是阵列中的模型的平均值。
代表一个最坏的植物。
最接近稳定点。

小费

您可以在Bode Plot上绘制和分析系统上系统的开环动态，以确定选择哪个模型作为标称值。

指定名义模型

从LTI模型数组中选择一个标称模型，控制系统设计师，点击多模型配置。然后，在“多模型配置”对话框中，选择一个名义模型索引。默认索引是1。

对于定义为型号阵列的每个工厂或传感器，该应用程序将指定索引的模型选择为标称模型。否则，该应用程序使用标量扩展来应用于所有模型索引的单个LTI模型。

例如，对于以下控制架构：

如果G和H是三个元素阵列和标称模型索引是2，软件使用阵列中的第二个元素来计算标称模型：

标称回应R.至y是：

$T. = \frac{C G_{2}}{1 + C G_{2} H_{2}}$

该应用程序还计算并绘制显示效果的响应C在剩余的植物和传感器模型上 -G₁H₁和G_3.H_3.。

要是G是一系列LTI模型，指定的标称型号为2，那么标称响应的控制架构是：

在这种情况下，标称答复来自R.至y是：

$T. = \frac{C G_{2}}{1 + C G_{2} H}$

该应用程序还计算并绘制显示效果的响应C在剩余的植物和传感器模型上 -G₁H和G_3.H。

频率网格

系统的频率响应在一系列频率值下计算，称为a频率网格。默认，控制系统设计师基于阵列中的每个模型的动态范围计算对数等间隔的网格。

指定定制频率网格时：

自动网格具有比您所需要的更多点。为了提高计算效率，请指定较小的栅格间距。
自动网格在特定频率范围内没有充分密集。例如，如果响应不会捕获被泄漏系统的谐振峰值动态，则在角频率周围指定更密集的网格。
您只对特定频率范围内的响应感兴趣。为了提高计算效率，指定仅涵盖频率范围的网格。

有关指定对数间隔向量的更多信息，请参阅logspace.。

笔记

修改频率网格不会影响标称模型的频率响应计算。该应用程序始终使用自动选择选项来计算标称模型频率响应。

多工厂型号的设计控制器

此示例显示了如何使用一组工厂模型设计补偿器控制系统设计师。

创建植物模型数组

使用该数组使用阵列LTI工厂模型堆命令。

％为模型工厂（g）变型创建一个LTI模型数组。g1 = tf（1，[1 1 8]）;g2 = tf（1，[1 1 9]）;G3 = TF（1，[11 10]）;g =堆叠（1，g1，g2，g3）;

创建传感器模型数组

同样，创建传感器模型数组。

H1 = TF（1，[1 / 0.1,1]）;H2 = TF（1，[1 / 0.15,1]）;H3 = TF（1，[1 / 0.2,1]）;H =堆（1，H1，H2，H3）;

打开控制系统设计师
打开控制系统设计师，并导入工厂和传感器型号阵列。
```
ControlSystemDesigner（G，1，H）
```
该应用程序打开并导入工厂和传感器模型阵列。
配置分析图
在更大的绘图中查看闭环步骤响应控制系统设计师，点击小幅下拉箭头iotransfer_r2y：步骤绘图然后选择最大化。

默认情况下，步骤响应仅显示标称响应。要显示其他模型指标的单个响应，请右键单击绘图区域，然后选择多模型配置>个人反应。

笔记

要查看所有模型响应的信封，请右键单击绘图区域，然后选择多模型配置>界限

绘图更新以显示其他模型的响应。
选择标称模型
在这一点控制系统选项卡，单击多模型配置。
在“多模型配置”对话框中，指定一个名义模型索引的2。

点击关闭。

所选标称模型对应于平均系统响应。
设计补偿器
要使用标称模型设计补偿器，您可以使用任何支持的金宝app控制系统设计器调整方法。
对于此示例，请使用CompureAther编辑器手动指定补偿器动态。将积分器添加到补偿器并将补偿器增益设置为0.4。有关更多信息，请参阅编辑补偿器动力学。
分析结果
调谐控制器产生阶跃响应，以标称型号最小的过冲，并且最坏情况过冲小于10％。