主要内容

使用模型减速器应用程序减少模型顺序

这个例子展示了如何在保持重要动态的同时减少模型的顺序减速器模型这个例子说明了平衡截断方法,它根据状态对系统响应的能量贡献来消除状态。

开放模型减速器与建筑模型

本例使用了洛杉矶大学医院大楼的模型。该建筑有八层,每层有三个自由度:两个位移和一个旋转。这些位移中的任何一个的输入-输出关系都表示为一个48状态模型,其中每个状态表示一个位移或其变化率(速度)。加载建筑模型并打开减速器模型与模型。

负载building.matmodelReducer (G)

在Data Browser中选择模型,以便在Preview部分中显示关于模型的一些信息。双击模型以查看更详细的信息。

打开平衡截断选项卡

减速器模型有三种模型简化方法:平衡截断法、模式选择法和极点/零简化法。对于本例,单击平衡截断

减速器模型打开平衡截断选项卡并自动生成一个降阶模型。上面的图在频域比较了原始模型和简化模型。下面的图显示了每个状态的能量贡献,这些状态从高能到低能进行了排序。简化模型的顺序是14,在柱状图中突出显示。在简化模型中,所有能量贡献比这个低的状态都被丢弃。

计算多个近似

假设您希望保持模型响应的第一个、第二个和第三个峰值,大约为5.2 rad/s、13 rad/s和25 rad/s。尝试其他模型订单,看看是否可以用较低的模型订单实现这个目标。用下列方法之一计算五阶近似和十阶近似:

  • 减少模型的订单文本框中,输入10 [5]

  • 在状态贡献图中,ctrl单击状态5和状态10的栏。

减速器模型计算两个新的降阶模型,并将它们与原始模型一起显示在响应图上G.为了更仔细地检查这三个峰值,放大相关的频率范围。10阶模型成功地捕获了三个峰值,而5阶模型仅接近前两个峰值。(有关缩放和与分析图的其他交互的信息,请参见在模型减速器应用程序中可视化减少的订单模型.)

比较具有不同可视化的简化模型

除了三种模型的频率响应图外,减速器模型让您检查原始模型和简化模型之间的绝对和相对误差。选择绝对误差图看看建筑模型和简化模型之间的区别。

五阶降维模型在前两个峰值的频率区域误差最大为-60dB,约在30 rad/s以下。频率越高,误差越大。10阶简化模型在所有频率上误差较小。

在数据浏览器中创建简化模型

通过单击,将简化的模型存储在Data Browser中创建了模型.第5阶和第10阶简化模型出现在数据浏览器中,并带有名称GReduced5Greduced10

您可以继续更改模型简化参数并生成额外的简化模型。当你这样做的时候,GReduced5Greduced10在数据浏览器中保持不变。

关注在特定频率的动力学

默认情况下,在减速器模型保持直流增益,匹配原始和简化模型的稳态响应。清除保持直流增益复选框,以更好地近似高频动态。减速器模型计算新的简化模型。高频区域的误差降低了,但在低频区域的误差略有增加。

您还可以将平衡截断集中在特定频率区间的模型动态上。例如,大约只有建筑模型的第二个峰值在13 rad/s左右。首先,选择模型响应绘图以查看模型的波德图。然后检查选择频率范围复选框。减速器模型只分析突出显示的频率区间中的状态贡献。

您可以拖动边界以交互式地改变频率范围。当你改变频率区间时,汉克尔奇异值图反映了状态的能量贡献的变化。

输入频率限制22 [10]插入到旁边的文本框中关注的范围.五阶简化模型捕获了基本的动力学。在这个频率范围内,10阶模型与原始建筑模型的动力学基本相同。

还可以通过单击将这些附加模型存储在Data Browser中创建了模型

在时域比较模型

中存储的简化模型和原始模型的时域响应可以进行比较情节选项卡。在数据浏览器中,控制单击以选择您想要比较的模型,GGReduced5,GReduced10.然后,单击一步减速器模型用所有三个模型创建一个步骤图。

放大这张图的瞬态行为可以看出GReduced10很好地捕获了原始模型的时域行为。然而,回应GReduced5大约3秒后偏离原来的模型。

进一步分析的导出模型

将简化后的模型与原模型在时域和频域进行了比较,结果表明GReduced10充分捕捉兴趣的动态。导出该模型到MATLAB®工作空间进一步分析和设计。在减速器模型选项卡上,单击出口模式.清除的复选框GGreduced5,然后单击出口出口Greduced10

Greduced10作为状态空间出现在MATLAB工作空间中(党卫军)模型。

另请参阅

应用程序

住编辑任务

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