优化LTI系统，以满足频域的要求

该示例示出了如何使用频域的设计要求以优化LTI系统在响应控制系统设计应用程序。

当与控制系统工具箱™软件使用，你可以把万博1manbetx^®设计优化™设计上的田块要求或限制控制系统设计应用程序。您可以包括在频域和时域响应优化设计要求。

您可以为您在设计任何模型指定频域的设计要求，以优化响应信号控制系统设计的应用程序，如：

与控制系统工具箱命令创建命令行LTI模型
万博1manbetx已使用线性化Simulink模型万博1manbetxSimulink的控制设计™软件

设计要求

在这个例子中，你可以使用Simulink模型的线性化版本，万博1manbetxsrotut1。

您可以使用优化方法，使闭环系统满足下列设计规范，当你激发系统单位阶跃输入设计一个补偿器：

最大30秒的稳定时间
最大10％的过冲
最大10秒的上升时间
的±0.7对致动器信号限制

创建LTI工厂模型

在里面srotut1模型，所述植物模型由一个增益，限定积分器，传递函数，以及传输延迟块的。

设计补偿器的线性化的开环传递函数srotut1模型。线性化srotut1植物模型由增益，无限积分器，传递函数，和Pade逼近到传输延迟的。

要创建基于线性化的开环传递函数srotut1模型，输入以下命令。

W0 = 1;ζ电= 1;编制品= 0.5;TDELAY = 1;[delayNum，delayDen] =帕德（Tdelay到，1）;积分= TF（编制品，[1 0]）;transfer_fcn = TF（W0 ^ 2，[1 2 * W0 *ζ电W0 ^ 2]）;delay_block = TF（delayNum，delayDen）;open_loopTF =积分* transfer_fcn * delay_block;

如果工厂模型的模型的阵列（控制系统工具箱），则控制器被设计为仅一个标称模型。您也可以分析控制设计的阵列中的其余车型。欲了解更多信息，请参阅多模式控制设计（控制系统工具箱）。

小费

您可以直接使用线性化Simulink模型万博1manbetx万博1manbetxSimulink的控制设计软件。

打开控制系统设计应用

这个例子使用一个根轨迹图，设计开环传递函数的响应，open_loopTF。要创建控制系统设计用根轨迹图的开环传递函数的应用程序会话，使用下面的命令：

controlSystemDesigner（'rlocus'，open_loopTF）

该控制系统设计应用打开，和根轨迹编辑器被展示。该应用让你设计用于单输入单输出（SISO）在MATLAB系统控制器^®和Sim万博1manbetxulink。欲了解更多信息，请参阅古典控制设计（控制系统工具箱）类别。

该应用程序还显示了系统的阶跃响应曲线。该图显示闭环系统的从响应[R（输入到预滤波器，F）至ÿ植物模型的（输出，G）。

要选择你所设计的控制系统架构，应用程序点击编辑架构。本例使用默认的架构。在这个系统中，设备模型，G是开环传递函数open_loopTF。前置过滤器，F和传感器，H，被设置为1和补偿器，C，是使用响应优化方法设计了补偿。

开放式优化策略调整方法

有设计SISO系统几种可能的方法;此示例使用自动化方法，它使用响应优化方法。

要创建响应优化任务，在调整方法下拉列表中，选择基于代价的优化调整。

该响应优化窗口有四个选项卡。除了第一个选项卡，每个选项卡对应于响应优化过程中的步骤：

概观- 响应优化过程的示意图。
补偿器- 选择并配置补偿元素要调整。看到选择可调补偿元素。
设计要求- 选择设计要求所需的系统，以满足调整补偿元素之后。看到添加设计要求。
优化- 配置优化选项，并查看响应优化的进度。看到优化系统响应。

注意

当优化的应用程序的响应，你可以不加不确定性参数或补偿元件。

选择可调补偿元素

您可以在系统内的补偿调整补偿元件或参数，以满足您指定的设计要求。

要指定补偿因素调整：

在响应优化窗口中，选择补偿器标签。
在里面补偿器选项卡，选择复选框优化对应于补偿器元件以调谐柱。
在这个例子中，选择获得在补偿C。

添加设计要求

您可以在控制系统中同时使用频域和时域的设计要求来调整参数。

此示例使用在所描述的设计规格设计要求。创建设计要求，满足这些规范：

在添加了设计要求，可以选择对控制器的设计要求的一个子集，如在选择设计要求在使用过程中响应优化。在里面设计要求响应优化窗口的标签，您可以创建设计要求，并选择您要使用优化的要求。

建立时间设计要求

第一种设计的要求是具有30秒或更少的稳定时间。本说明书中可以根轨迹图作为在开环系统的极点的实部的约束上表示。

要添加稳定时间设计要求：

在里面设计要求选项卡，单击添加新的设计要求。打开一个新的设计要求对话框。
在此对话框中，可以指定新的设计要求，并将其添加到新的或现有的情节。
添加设计要求对现有的根轨迹图。
1. 在里面设计需求类型下拉列表中，选择建立时间。
2. 在里面要求为响应下拉列表中，选择LoopTransfer_C。
3. 指定建立时间如三十秒。
4. 请点击好。
建立时间设计要求在上市设计要求响应优化窗口的标签。

在应用中，设计要求出现在根轨迹图，为垂直线。

过冲设计要求

所述第二设计要求是具有10％或更小的百分比的过冲。此要求涉及一种根轨迹图上的阻尼比。除了加入了设计要求与添加新的设计要求按钮，也可以直接在此图上右键单击要添加的要求。

要添加此设计要求：

在里面控制系统设计应用程序中，根轨迹图的空白区域中单击鼠标右键。选择设计要求>新打开新的设计要求对话框。
在里面设计需求类型下拉列表中，选择过冲百分比。
指定过冲百分比如10。
请点击好。

在应用中，设计要求出现在根轨迹图如两条线，距原点的角度辐射。

上升时间设计要求

第三个设计要求是具有10秒或更小的上升时间。此要求对应于的伯德幅度图上下限。

要添加此设计要求：

在应用中，在调整方法下拉列表中，选择博德编辑器。
在选择回应编辑对话框，指定选择响应编辑如LoopTransfer_C和点击情节。
波德图显示在博德编辑器。
开环波特图的空白区域内单击鼠标右键，并选择设计要求>新，打开新的设计要求对话框。
指定设计要求来表示的上升时间，并把它添加到新的波特图。
1. 在里面设计需求类型下拉列表中，选择增益下限。
2. 指定频率范围内1E-2至0.17。
3. 指定大小范围内0至0。
4. 请点击好。
设计要求出现在情节为水平线。

执行机构限额设计要求

第四设计的要求是在±0.7的致动器信号限制。

要添加此设计要求：

在响应优化窗口，在设计要求，点击添加新的设计要求。打开一个新的设计要求对话框。
创建时域设计要求来表示在致动器信号的上限，并把它添加到一个新的步骤响应曲线：
1. 在里面设计需求类型下拉列表中，选择阶跃响应幅度上极限。
2. 在里面要求为响应下拉列表中，选择IOTransfer_r2u。
3. 指定时间范围内0至10。
4. 指定振幅范围内0.7至0.7。
5. 请点击好。第二步骤响应曲线用于从闭环响应[R至ü在该应用中被生成。积包含表示在致动器信号的上限的水平线。
6. 为了扩展这个限制对所有的时间（以Ť=∞），在黄色阴影区域单击鼠标右键，并选择延伸到INF。

为在致动器信号的下限添加相应的设计要求：

在响应优化窗口，在设计要求，点击添加新的设计要求。打开一个新的设计要求对话框。
创建时域设计要求来表示在致动器信号的下限值，并且将其添加到步骤响应曲线：
1. 在里面设计需求类型下拉列表中，选择步骤响应较低幅度门限。
2. 在里面要求为响应下拉列表中，选择IOTransfer_r2u。
3. 指定时间范围内0至10。
4. 指定振幅范围内-0.7至-0.7。
5. 请点击好。步骤响应曲线现在包含表示在致动器信号的下限的第二水平行。
6. 为了扩展这个限制对所有的时间（以Ť=∞），在设计要求的黄色阴影区域单击鼠标右键，并选择延伸到INF。

选择设计要求在使用过程中响应优化

在该表设计要求标签列出了所有规定的设计要求。选择您要在响应优化使用设计要求。本例使用目前所有的设计要求。

优化系统响应

您选择的补偿元素调整后，并添加设计要求，可以优化系统响应。

为了优化系统的响应，在优化响应优化窗口的选项卡，单击开始优化。

该优化标签显示优化的进度。

状态消息表明，优化求解器发现符合公差范围内的设计要求的解决方案。验证设计的要求得到满足。

创建和显示闭环系统

设计一个补偿器后，可以将其导出到MATLAB工作区，并创建完整的闭环系统的模型。要导出调整补偿：

在应用中，选择出口。
在导出模型对话框中，选择C，补偿你设计，然后点击出口。

在命令行中输入以下命令来创建闭环系统，CL从开环传递函数，open_loopTF和补偿器，C：

CL =反馈（C * open_loopTF，1）

下面的模型将返回：

CL = -0.19414（S-2）----------------------------------------------（S ^ 2 + 0.409s + 0.1136）（S ^ 2 + 3.591s + 3.418）连续时间零点/极点/增益模型。

要创建的闭环系统的阶跃响应曲线图中，输入以下命令。

步骤（CL）;