频域规范
这个例子显示了控制系统调优的可用频域需求systune
或looptune
。
的systune
和looptune
函数调整固定结构控制系统的参数,以适应各种时域和频域要求。要指定这些需求,请使用调优目标对象。
得到限制
的TuningGoal。获得
要求对SISO或MIMO闭环传递函数进行增益限制。这一要求有助于加强足够的干扰抑制和滚转,限制灵敏度和控制努力,并防止饱和。对于MIMO传递函数,“增益”是指频率响应矩阵的最大奇异值。增益限制可以是频率相关的。例如
S = tf(“年代”);R1 = TuningGoal。获得(' d ',“y”(s / s + 1) ^ 2);
指定从的增益d
来y
不应该超过传递函数的大小。
viewGoal (R1)
通常只画出期望增益曲线的渐近线是很方便的。例如,代替传递函数,我们可以在频率为0.01,1,100时指定增益值为0.01,1,1,0.01,点(1,1)为两条渐近线的断点和。
渐近线= frd([0.01,1,0.01],[0.01,1,100]);R2 = TuningGoal。获得(' d ',“y”、渐近线);
需求对象自动地将这个离散增益概要转换为在所有频率上定义的增益限制。
bodemag(渐近线,R2.MaxGain)传说(“指定的”,“插入”)
方差放大
的TuningGoal。方差
要求限制从指定输入到指定输出的噪声方差放大。用技术术语来说,这个需求限制了闭环传递函数的范数。此要求优于TuningGoal。获得
当输入信号是随机过程时,平均增益比峰值增益更重要。例如,
R = TuningGoal。方差(“n”,“y”, 0.1);
限制的输出方差y
来对于单位方差白噪声输入n
。
参考跟踪和超调减少
的TuningGoal。跟踪
需求在频域中强制执行参考跟踪和环路解耦目标。例如
R1 = TuningGoal。跟踪(“r”,“y”2);
指定输出y
应该跟踪参考r
响应时间为两秒。类似的
R2 = TuningGoal。跟踪({垂直地震剖面的,“水安全”},{“V”,' w '2)};
指定V
应该追踪垂直地震剖面
和w
应该追踪wsp
两个响应之间的交叉耦合最小。跟踪要求被转换为频率对跟踪误差的函数的频域约束。对于第一个要求R1
,例如,从r
跟踪误差E = r-y
在低频时应该很小,在频率大于1 rad/s(两秒响应时间的带宽)时应该接近1(100%)。你可以用viewGoal
为了可视化这个频域约束。注意,黄色区域表示违反需求的地方。
viewGoal (R1)
如果响应有过度的超调,使用TuningGoal。过度
的需求TuningGoal。跟踪
要求。例如,您可以限制从的超调r
来y
10%使用
R3 = TuningGoal。超过(“r”,“y”10);
抗干扰性
在如图1所示的反馈回路中,开环和闭环对干扰的响应输出是有关系的
在哪里为在扰动入口点测得的回路传递函数。的收获是扰动衰减因子,即开环和闭环对扰动的灵敏度之比。它的倒数是在扰动输入处的灵敏度。
图1:反馈回路示例。
的TuningGoal。拒绝
要求规定干扰衰减为频率的函数。由于反馈控制减小了干扰的影响,衰减系数在控制带宽内大于1。根据经验,10倍的衰减需要10倍的环路增益。例如
R1 = TuningGoal。拒绝(“u”10);R1。Focus = [0 1];
规定从设备输入“u”处进入的干扰应在0到1 rad/s的频带内衰减10倍。
viewGoal (R1)
更一般地说,您可以指定一个频率相关的衰减配置文件,例如
S = tf(“年代”);R2 = TuningGoal。拒绝(“u”(s + 10) / (s + 0.1));
在0.1 rad/s以下衰减系数为100,在10rad /s后逐渐降为1(无衰减)。
viewGoal (R2)
方法代替指定最小衰减,可以使用TuningGoal。灵敏度
要求指定最大灵敏度,即最大增益。例如,
R3 = TuningGoal。灵敏度(“u”(s + 0.1) / (s + 10));
是否等同于拒收要求R2
以上。灵敏度从低于0.1 rad/s的0.01(1%)增加到高于10 rad/s的1(100%)。
viewGoal (R3)
频率加权增益和方差
的TuningGoal。WeightedGain
和TuningGoal。WeightedVariance
需求是需求的概括TuningGoal。获得
和TuningGoal。方差
要求。这些要求限制了或频率加权闭环传递函数的范数,在那里和是用户定义的权重函数。例如,指定下列归一化增益约束。
WL = blkdiag(1/(s+0.001),s/(0.001*s+1));Wr = [];R = TuningGoal。WeightedGain (“r”, {“e”,“y”},西城,[]);viewGoal(右)
另请参阅
TuningGoal。获得
|TuningGoal。方差
|TuningGoal。跟踪
|TuningGoal。过度
|TuningGoal。拒绝
|TuningGoal。灵敏度
|TuningGoal。WeightedGain
|TuningGoal。WeightedVariance