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hankelmr

无平衡的汉克尔最小度近似(MDA)

语法

GRED = hankelmr(G,order) [GRED,redinfo] = hankelmr(G,order, value1,…)

描述

hankelmr返回一个简化的订单模型gre考试G和结构数组redinfo包含了简化模型的误差界和原系统的Hankel奇异值。

错误界限是基于的汉克尔奇异值G.对于稳定系统,汉克尔奇异值表示系统的状态能量。因此,通过检查系统Hankel SV,可以直接确定降阶。σι

只有一个输入参数G,函数将显示原始模型的汉克尔奇异值图,并提示模型订单数减少。

方法的无穷范数上保证有一个错误界添加剂错误G-GRED∥∞为条件良好的模型简化问题[1]

G G r e d 2 k + 1 n σ

    请注意似乎这种方法类似于加法模型简化例程balancmrschurmr,但实际上,当所需的降阶模型具有几乎可控和/或可观测状态时(Hankel奇异值接近机器精度),可以生成更可靠的降阶模型。hankelmr然后将选择一个最优的简化系统来满足误差界准则,而不管人们在开始时可能天真地选择的顺序。

的输入参数hankelmr

论点

描述

G

要缩减的LTI模型(在没有任何其他输入的情况下,将绘制其Hankel奇异值并提示其订单缩减)

订单

(可选)用于简化模型的所需顺序的整数,或用于批处理运行的包含所需顺序的向量

通过指定,可以生成一系列不同的简化订单模型的批处理运行顺序= x:y,或一个整数向量.默认情况下,系统的所有反稳定部分都保留下来,因为从控制稳定性的角度来看,摆脱不稳定状态对系统建模是危险的。

MaxError是否可以以相同的方式指定订单'.在这种情况下,当汉克尔sv的尾部之和达到MaxError'.

论点

价值

描述

“MaxError”

不同误差的实数或矢量

减少实现H错误。

当礼物,MaxErroroverides订单输入。

“重量”

{Wout,赢得}单元阵列

LTI权重的最优1x2单元阵列Wout(输出),赢得(输入)。两者的默认值都是identity。权重必须是可逆的。

“显示”

“上”“关闭”

显示汉克尔奇异图(默认)“关闭”).

“秩序”

整数、向量或单元格数组

简化模型的顺序。仅当没有指定作为第二个参数时使用。

在原始模型输入和/或输出上的权重可以使模型约简算法聚焦于某个感兴趣的频率范围。但权重必须是稳定的,最小相位和可逆的。

该表描述输出参数。

论点

描述

gre考试

LTI降阶模型。成为多维数组时,输入是一系列不同的模型顺序数组。

REDINFO

一个有4个字段的STRUCT数组:

  • REDINFO。Err或Bound(绑定∥G-GRED∥∞)

  • REDINFO。StabSV(G稳定部分Hankel SV)

  • REDINFO。UnstabSV(G不稳定部分汉克尔SV)

  • REDINFO。Ganticausal(Hankel MDA的反因果部分)

G可以是稳定的或不稳定的,连续的或离散的。

    请注意如果大小(gre)不等于您指定的顺序。最优Hankel MDA算法选择了在允许机器精度范围内可以找到的最佳最小度近似。

例子

给定一个连续或离散、稳定或不稳定的系统,G,下面的命令可以根据您的选择得到一组减少的订单模型:

rng(1234年,“旋风”);5 G = rss(30日,4);[g1, redinfo1] = hankelmr(G);% display Hankel SV plot % and prompt for order (try 15:20) [g2, redinfo2] = hankelmr(G,20);[g3, redinfo3] = hankelmr(G,[10:2:18]);[g4, redinfo4] = hankelmr(G,'MaxError',[0.01, 0.05]);For I = 1:4 figure(I);eval(['σ(G, G ' num2str(我)'); ']);结束

G的奇异值波德图(30态,5输出,4输入)表示随机系统的奇异值波德图G有20个状态,5个输出和4个输入。之间的误差系统G和它的零阶汉克尔MDA无穷大范数是否等于全通函数,如G与零阶G反因果之间的全通误差系统

零阶汉克尔MDA并通过命令得到其误差系统sigma图

(g0 redinfo0] = hankelmr (G, 0);σ(G-redinfo0.Ganticausal)

这种有趣的全通特性在汉克尔MDA模型简化中是独一无二的。

G的奇异值波德图(30态,5输出,4输入)

G与零阶G反因果之间的全通误差系统

算法

给定状态空间(A, B, C, D)的系统和k,下面的步骤将产生一个相似变换,将原始状态空间系统截断为kth为了减少模型。

  1. 找到可控性和可观测器P

  2. 形式描述符

    E P ρ 2

    在哪里 σ k > ρ σ k + 1 和描述符状态空间

    取描述符SVDE把结果分成kth阶截断形式

    E 年代 一个 ¯ B ¯ C ¯ D ¯ ] ρ 2 一个 T + 一个 P B C P D ] E U E 1 U E 2 ] Σ E 0 0 0 0 ] V E 1 T V E 2 T ]

  3. 将转换应用到上面的描述符状态空间系统

    一个 11 一个 12 一个 21 一个 22 ] U E 1 T U E 2 T ] ρ 2 一个 T + 一个 P V E 1 V E 2 ] B 1 B 2 ] U E 1 T U E 2 T ] B C T ] C 1 C 2 ] C P ρ B T ] V E 1 V E 2 ] D 1 D

  4. 形成等价的状态空间模型。

    一个 ˜ B ˜ C ˜ D ˜ ] E 1 一个 11 一个 12 一个 22 __ 一个 21 E 1 B 1 一个 12 一个 22 __ B 2 C 1 C 2 一个 22 __ 一个 21 D 1 C 2 一个 22 __ B 2 ]

    最后一个kthorder Hankel MDA是上述状态空间实现的稳定部分。它的反作用部分储存在redinfo。Ganticausal

Hankel MDA算法的证明可以在[2].原始系统G和零阶汉克尔导弹防御系统G0是全通函数吗[1]

参考文献

《线性多变量系统的全最优汉克尔范数近似及其解》误差范围。”Int。j .控制第39卷第3期6、1984年。

[2] Safonov, m.g., R.Y. Chiang, D.J.N. Limebeer,“非极小系统的最优Hankel模型约简”,IEEE反式。自动售货机。来讲。第35期4, 1990年4月,第496-502页。

之前介绍过的R2006a

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