主要内容

减少模型的顺序

在Live Editor中降低线性时不变(LTI)模型的复杂性

描述

减少模型的顺序Task允许您交互式地计算高阶模型的降阶近似,同时保留对您的应用程序很重要的模型特征。任务自动生成MATLAB®为您的活动脚本编写代码。有关实时编辑器任务的详细信息,请参见向活动脚本添加交互式任务

使用低阶模型可以简化分析和控制设计。更简单的模型也更容易理解和操作。在为电站设计控制器之前,您可以简化电站模型,以关注相关的动态。您还可以使用模型简化来简化全订单控制器。有关模型简化以及何时有用的更多信息,请参见减少模型基础

首先,选择要缩减的模型和模型缩减方法。对于每个方法,任务都为您提供了控件和绘图,帮助您确保简化的模型保留了对应用程序很重要的动态。

  • 平衡截断-通过移除能量贡献相对较小的状态来计算模型的低阶近似。

  • 模式选择—通过指定感兴趣的频率范围来选择模式。

  • Pole-Zero简化-消除抵消或接近抵消的零极点对。

相关功能

模型简化代码减少模型的顺序生成使用以下函数。

打开任务

添加减少模型的顺序在MATLAB编辑器中的一个实时脚本任务:

  • 住编辑器选项卡上,选择任务>减少模型的顺序

  • 在脚本的代码块中,键入相关的关键字,例如减少balred,或minreal.选择减少模型的顺序从建议的命令完成。

例子

相关的例子

参数

选择要减少的模型。可用的模型列表包括适当的特遣部队党卫军,或zpk模型在MATLAB工作空间。模型可以是SISO或MIMO,也可以是连续或离散的。

  • 连续时间模型不能有时间延迟。为了减少带有时间延迟的连续时间模型,首先使用pade将时滞近似为模型动力学。

  • 离散时间模型可能有时间延迟。为平衡截断还原方法,任务使用absorbDelay将延迟转换为在z= 0在缩小模型之前。

请注意

减少模型的顺序假设模型的时间单元(在TimeUnit模型属性)为秒。为平衡截断模式选择方法,如果您的模型没有TimeUnit =“秒”,使用chgTimeUnit将模型转换为秒。

对于每个方法,减少模型的顺序Task为您提供了控件和绘图,帮助您确保简化的模型保留了对应用程序很重要的动态。

  • 平衡截断-通过移除能量贡献相对较小的状态来计算模型的低阶近似。要使用此方法,请指定简化模型中的状态数(顺序)。汉克尔奇值图显示了原始模型中每个状态的相对能量贡献。任务丢弃的状态的能量低于您在此图中选择的状态。该方法生成使用balred命令。

    对于具有时滞的离散时间模型,减少模型的顺序使用absorbDelay将延迟转换为在z= 0,然后通过平衡截断减少模型。附加状态反映在响应图和汉克尔奇值图中。

  • 模式选择—通过指定感兴趣的频率范围来选择模式。该任务将丢弃在频率响应图上指定的区域之外的动态。该方法生成使用freqsep命令。

  • Pole-Zero简化-消除抵消或接近抵消的零极点对。指定的阈值取消后,任务将丢弃极点零对宽容参数。增加对丢弃更多状态的容忍度。该方法生成使用minreal命令。

平衡截断参数

指定降阶模型中的状态数。您可以使用模型中不稳定状态数和原始模型中状态数之间的任何值。有关更多信息,请参见平衡截断模型缩减

将简化模型的直流增益与原始模型的直流增益进行匹配。选择保持直流增益当模型的DC行为在应用程序中很重要时。清除参数以更好地匹配更高频率的行为。有关更多信息,请参见平衡截断模型缩减

默认情况下,减少模型的顺序分析所有频率的汉克尔奇值。当您知道模型在特定应用程序感兴趣的区域之外有模态时,将这种分析限制在特定的频率范围是有用的。当你施加频率限制时,减少模型的顺序仅根据它们在指定频率范围内的能量贡献来确定哪些状态是要截断的低能量状态。

为了将状态贡献的分析限制在特定的频率范围内,请检查频率范围.然后,在响应图上拖动垂直光标以指定感兴趣的频率范围。或者,在文本框中输入最小和最大频率。单位是rad /秒.如果您的模型没有TimeUnit =“秒”,使用chgTimeUnit将模型转换为秒。

减少模型的顺序显示了原始和简化模型之间的频率响应比较。在试验模型简化参数值时,可以使用此图监视原始模型和降阶模型之间的匹配情况。可用的比较图如下:

  • 模型响应-原始模型和简化模型的频率响应,如SISO模型的Bode图和MIMO模型的奇值图。

  • 绝对误差图-的奇异值G-Gr,在那里G是原来的型号和吗Gr是当前的简化模型。(对于SISO模型,奇异值图是频率响应的幅度。)

  • 相对误差图-的奇异值(G-Gr) / G.当模型在对应用程序很重要的区域具有非常高或非常低的增益时,此图非常有用。在这些地区,绝对误差可能会引起误解。

模式选择参数

指定保持动态的频率范围的上下限。您还可以使用响应图上的垂直游标来指定范围。减少模型的顺序丢弃指定范围之外的动态。

有关此方法的详细信息,请参见减少模式选择模型

减少模型的顺序显示了原始和简化模型之间的频率响应比较。在试验模型简化参数值时,可以使用此图监视原始模型和降阶模型之间的匹配情况。可用的比较图如下:

  • 模型响应-原始模型和简化模型的频率响应,如SISO模型的Bode图和MIMO模型的奇值图。

  • 绝对误差图-的奇异值G-Gr,在那里G是原来的型号和吗Gr是当前的简化模型。(对于SISO模型,奇异值图是频率响应的幅度。)

  • 相对误差图-的奇异值(G-Gr) / G.当模型在对应用程序很重要的区域具有非常高或非常低的增益时,此图非常有用。在这些地区,绝对误差可能会引起误解。

Pole-Zero简化参数

指定零点消除的余量。在这个公差范围内取消的零极对从简化模型中删除。您可以使用滑块更改公差并观察响应图中的结果。

结果参数

减少模型的顺序生成代码,显示您指定的绘图类型上的原始系统和简化系统的响应。可用的土地包括:

  • 阶跃响应

  • 脉冲响应

  • 波德图

  • 奇异值(sigma)图

  • Pole-zero情节

另请参阅

功能

应用程序

介绍了R2019b