零极点简化通过消除零极点对或消除对整体模型响应没有影响的状态来精确地降低模型的阶数。例如,在构建闭环体系结构时,可以引入极点-零对。与数值计算相关的普通小误差可以将这种对消对转换为近似对消对。去除这些状态保留了模型响应特性,同时简化了分析和控制设计。零极点简化的类型包括:
在模型减速器应用程序和减少模型的顺序实时编辑器任务Pole-Zero简化该方法自动消除结构上的断开状态,并执行零极点消除或最小实现。
模型减速器提供一种交互式工具,用于执行模型简化以及检查和比较原始模型和简化模型的响应。中通过极点零化简来简化模型模型减速器:
打开应用程序并导入模型以减少。例如,假设有一个名为构建
在MATLAB®打开以下命令模型减速器并导入LTI模型构建
.
modelReducer(建立)
在数据浏览器,选择要缩减的模型。点击Pole-Zero简化.
在Pole-Zero简化标签,模型减速器显示原始模型和简化模型的频率响应图。该应用程序还显示了两个模型的零极点地图。
零极点地图用符号标记极点位置x
和零个位置o
.
笔记
频率响应是SISO模型的波德图,和MIMO模型的奇值图。
(可选)更改所使用的公差模型减速器确定抵消零极点对。模型减速器消去位于指定公差范围内的极零对零极点对的化简价值在这种情况下,零极点对之间的距离不够近,无法满足要求模型减速器取消他们的默认容忍1e-05
.若要取消相隔稍远的对,请将滑块向右移动或在文本框中输入较大的值。
蓝色的x
和o
零极点图上的标记显示了原始模型中从简化模型中消除的近似抵消零极点对。简化模型中剩余的零极点用红色标记x
和o
.
在观察原始模型和简化模型的频率响应时,尝试不同的简化公差。在保留对您的应用非常重要的频率区域中的系统行为的同时,尽可能多地删除极点和零点。或者,检查原始模型和简化模型之间的绝对或相对误差。使用屏幕上的按钮选择错误打印类型Pole-Zero简化选项卡。
有关使用分析图的更多信息,请参见在Model Reducer应用程序中可视化降阶模型.
如果要存储并进一步分析简化模型,请单击。新模型将显示在数据浏览器具有反映简化模型顺序的名称。
在中创建简化模型后数据浏览器,您可以继续更改简化参数,并创建具有不同顺序的简化模型,以进行分析和比较。
您现在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Nichols图。为此,请使用上的工具阴谋选项卡。看到在Model Reducer应用程序中可视化降阶模型了解更多信息。
将简化的模型导出到MATLAB工作空间,以便进一步分析或控制设计。在模型减速器选项卡,单击出口.
要在命令行中创建可用于进一步模型简化任务的MATLAB脚本,请单击创建了模型,然后选择生成MATLAB脚本.
模型减速器创建使用minreal
命令以使用在Pole-Zero简化脚本将在MATLAB编辑器中打开。
若要在命令行通过极点零取消来降低模型的顺序,请使用minreal
.
创建以下系统的模型,其中C
是一个PI控制器,并且G
有一个零点
拉德/秒。这样一个低频零点可能来自于植物动力学中某个地方的导数作用。例如,设备可能包括根据位置测量计算速度的部件。
G = zpk (3 e-8 [1,3], 1);C = pid (0.3);T =反馈(G * C, 1)
T=(s+0.3)(s-3e-08)-------------------------s(s+4.218)(s+0.7824)连续时间零/极/增益模型。
在闭环模型中T
积分器
从C
几乎抵消了G
.
使积分器与原点附近的零相消。
Tred=minreal(T,1e-7)
tr = (s + 0.3) (s-3e-08 ) ---------------------- s (s + 4.218) (s + 0.7824)连续时间零/钢管/增益模型。
默认情况下,minreal
通过消除精确的零极对或内部的近零极对来降低传递函数的阶数sqrt(每股收益)
. 指定1e-7
作为第二个输入原因minreal
消除内部的零极对
彼此的Rad /s。
简化模型tr
包括原闭环模型的所有动力学T
,除了接近抵消的零极对。
比较原始系统和简化系统的频率响应。
伯德(T,特雷德,“r——”)传奇(“不”,“tr”)
由于被取消的极点和零点不完全匹配,一些在原始模型中明显的极端低频动力学缺失tr
.在许多应用程序中,您可以忽略这种极端的低频动态。当你增加匹配公差minreal
,确保不消除与应用程序相关的动态功能。