TuningGoal。MaxLoopGainclass

包裹：调谐目标

控制系统调谐的最大环路增益约束

描述

使用TuningGoal。MaxLoopGain在特定频带内强制实现最大环路增益和所需滚降。将此调谐目标与控制系统调谐命令（如）配合使用系统或环调．

这个调谐目标对开环频率响应施加了最大增益(L)在控制系统中的指定位置。将最大开环增益指定为频率的函数（最大获取配置文件).对于MIMO反馈环路，指定的增益剖面被解释为最大奇异值的上界L．

当你调整控制系统时，最大增益曲线被转换为互补灵敏度函数的最大增益约束，T) =L/(我+L)．

下图显示了典型的指定最大增益剖面（虚线）和产生的调谐环路增益，L（蓝线）。阴影区域表示此调谐目标禁止的增益剖面值。如图所示，当L是否比1小得多，施加一个最大增益T是最大开环增益的良好代表。

TuningGoal。MaxLoopGain和TuningGoal。MinLoopGain只指定某些频段的高增益或低增益约束。当您使用这些调优目标时，系统和环调确定交叉附近的最佳环型。当交叉附近的循环形状很简单或很容易理解时(如积分动作)，你可以使用TuningGoal.LoopShape以指定目标循环形状。

建设

请求= TuningGoal。MaxLoopGain (位置,loopgain)创建用于限制SISO或MIMO反馈回路增益的调谐目标。该调谐目标将在指定位置测量的开环频率响应限制为loopgain．您可以指定最大增益轮廓作为平滑传递函数或使用联邦德国模型还是模型制造重量（鲁棒控制工具箱）命令。仅强制执行小于1的增益值。

请求= TuningGoal。MaxLoopGain (位置,fmax,gmax)指定窗体的最大增益配置文件环路增益=K/s（整体动作）。软件选择K使增益值为gmax以指定的频率，fmax．

输入参数

`位置`	最大开环增益受到限制的位置，指定为字符向量或字符向量的单元阵列，标识控制系统中要调优的一个或多个位置。什么样的开环位置是可用的，取决于你正在调优的系统类型: 如果您正在调整Simulink万博1manbetx^®一个控制系统的模型，您可以使用模型中标记的任何线性分析点，或在`单反调谐器`（万博1manbetxSimulink控制设计）与Simulink模型关联的接口。使用万博1manbetx`附加点`（万博1manbetxSimulink控制设计）将分析点添加到`单反调谐器`接口。例如，如果`单反调谐器`接口包含一个分析点`U`，你可以使用`“你”`在创建调优目标时引用这一点。使用`获得积分`（万博1manbetxSimulink控制设计）获取可用的分析点列表`单反调谐器`接口到您的模型。如果您正在调优广义状态空间(`氏族`)控制系统的模型，您可以使用任何`AnalysisPoint`控制系统模型中的位置。例如，以下代码创建了一个PI回路，分析点位于设备输入端`“你”`． AP=分析点(“你”）;G = tf(1，[1 2]);C = tunablePID (“C”,“π”); T=反馈（GAPC，1）；在创建调优目标时，可以使用`“你”`参考工厂输入的分析点。使用`获得积分`获取可用的分析点列表`氏族`模型。如果`位置`是开环位置的单元阵列，则最大增益要求应用于得到的MIMO环路。
`loopgain`	最大开环增益与频率的函数关系。您可以指定`loopgain`作为一个光滑的SISO传递函数(`特遣部队`,`zpk`,或`党卫军`模型）。或者，您可以使用`联邦德国`模型还是模型`制造重量`（鲁棒控制工具箱）命令例如，以下`联邦德国`模型规定了1 rad/s时的最大增益为1（0 dB），以-20 dB/dec的速率滚动至10 rad/s，在更高频率下的速率为-40 dB/dec。 loopgain=frd（[1 1e-1 1e-3]，[1 10 100]）；bodemag（loopgain）当你使用`联邦德国`模型来指定`loopgain`，该软件自动映射您指定的增益轮廓到`zpk`模型。这个模型的大小model approximates the desired gain profile. Use`viewGoal(要求)`画出它的大小`zpk`模型。仅强制执行小于1的增益值。对于多输入多输出（MIMO）反馈回路，增益剖面被解释为最小滚降要求，即最大奇异值的上界`L`. 有关奇异值的详细信息，请参见`西格玛`．如果你在离散时间调谐(即，使用a`氏族`模型或`单反调谐器`与非零的接口`Ts`)，您可以指定`loopgain`作为一个离散时间模型`Ts`．如果您指定`loopgain`在连续时间中，调谐软件将其离散化。在离散时间内指定环路增益可以让你在尼奎斯特频率附近更好地控制环路增益。
`fmax`	最大增益频率`gmax`，以rad/s为单位指定为标量值。使用此参数指定窗体的最大增益配置文件`环路增益=K/s`（整体动作）。软件选择`K`使增益值为`gmax`以指定的频率，`fmax`．
`gmax`	最大增益发生在`fmax`，指定为标量绝对值。使用此参数指定窗体的最大增益配置文件`环路增益=K/s`（整体动作）。软件选择`K`使增益值为`gmax`以指定的频率，`fmax`．

属性

`MaxGain`	最大开环增益作为频率的函数，指定为SISO`zpk`模型。软件会自动映射输入参数`loopgain`登上`zpk`模型。这个模型的大小`zpk`该模型近似于所需的增益曲线。或者，如果您使用`fmax`和`gmax`参数指定增益配置文件时，此属性设置为`K / s`．软件选择`K`使增益值为`gmax`以指定的频率，`fmax`．使用`viewGoal(要求)`绘制开环最大增益曲线的幅值。
`集中`	实施调优目标的频带，指定为这种形式的行向量`[最小值，最大值]`．设置`集中`属性将调谐目标的实施限制到特定频带。用正在调谐的控制系统模型的频率单位（rad）表示此值/`时间单位`）.例如,假设`请求`是您希望仅应用于1到100 rad/s之间的调优目标。要将调优目标限制在这个波段，请使用以下命令: 请求焦点=[1100]；违约：`[0,正]`持续时间;`[0，pi/Ts]`对于离散时间，其中`Ts`为模型样本时间。
`稳定`	闭环动力学的稳定性要求，规定为1(`符合事实的`)或0 (`错误的`）. 当`稳定`是`符合事实的`，此要求稳定指定的反馈回路，以及施加增益或回路形状要求。设置`稳定`来`错误的`如果不需要或无法实现指定回路的稳定性。违约：1 （`符合事实的`)
`循环缩放`	切换为自动缩放环路信号，指定为`“开”`或`“关闭”`．在多回路或MIMO控制系统中，反馈通道会自动重新缩放，以均衡开环传递函数中的非对角项（回路相互作用项）。设置`循环缩放`来`“关闭”`以禁用“未缩放”形状的开环响应。违约：`“开”`
`位置`	最小环路增益受约束的位置，指定为字符向量的单元数组，用于标识控制系统中要调整的一个或多个分析点。例如，如果`位置= {' u '}`，调谐目标评估在一个分析点测量的开环响应`“你”`．如果`位置={'u1'，'u2'}`，调谐目标评估在分析点测量的MIMO开环响应`‘u1’`和`“u2”`．价值`位置`属性由`位置`创建调整目标时输入参数。
`模型`	调整目标适用的模型，指定为索引向量。使用`模型`属性调整控制系统模型阵列时使用`系统`，以执行数组中模型子集的调优目标。例如，假设您想应用调优目标，`请求`，传递给传递给的模型数组中的第二个、第三个和第四个模型`系统`．要限制调优目标的实施，可以使用以下命令: 所需型号=2:4；当`模型=南`，调整目标适用于所有型号。违约：`楠`
`开口`	评估调整目标时要打开的反馈循环，指定为标识循环打开位置的字符向量单元数组。根据在您标识的位置打开反馈循环创建的开环配置评估调整目标。如果您正在使用优化目标来优化控制系统的Simulink模型，那么万博1manbetx`开口`可以包括任何线性分析点标记在模型，或任何线性分析点`单反调谐器`（万博1manbetxSimulink控制设计）与Simulink模型关联的接口。使用万博1manbetx`附加点`（万博1manbetxSimulink控制设计）将分析点和回路洞口添加到`单反调谐器`接口。使用`获得积分`（万博1manbetxSimulink控制设计）获取可用的分析点列表`单反调谐器`接口到您的模型。如果使用调整目标来调整通用状态空间(`氏族`)的控制系统模型`开口`可以包括任何`AnalysisPoint`在控制系统模型中的位置。使用`获得积分`获取中可用的分析点列表的步骤`氏族`模型。例如，如果`开口={'u1'，'u2'}`，然后使用在分析点打开的循环来评估调整目标`u1`和`u2`．违约：`｛｝`
`的名字`	优化目标的名称，指定为字符向量。例如，如果`请求`是一个调优目标: 要求的事情。的名字='LoopReq'; 违约：`［］`

例子

全部崩溃

最大环路增益调谐目标

打开实时脚本

创建一个调整目标，将反馈回路的最大开环增益限制为指定的配置文件。

假设您正在调优一个控制系统，该控制系统具有一个由皮洛普．限制在该位置测量的开环增益在1 rad/s时为1 (0 dB)，在10 rad/s时以-20 dB/dec的速率滚转，在更高频率时以-40 dB/dec的速率滚转。使用一个联邦德国用于绘制此增益配置文件的模型。

loopgain=frd（[1 1e-1 1e-3]，[1 10 100]）；Req=TuningGoal.MaxLoopGain(“PILoop”，环路增益）；

软件转换为loopgain转换为频率的平滑函数，近似于分段指定的增益曲线。使用可视目标．

viewGoal(要求)

图中包含一个轴。这些轴包含一个line类型的对象。这些对象表示最大循环增益，T界限。

虚线显示指定的增益剖面。阴影区域表示在哪些地方违反了调优目标，除非增益值大于1是不强制的。因此，此调优目标仅指定频率大于1 rad/s时的最小滚转率。

你可以用请求作为对环调或系统调整控制系统时。然后使用viewGoal（请求，T）比较调谐环路增益与调谐目标中指定的最小增益，其中T表示调谐控制系统。

积分最大增益指定为单频增益值

打开实时脚本

创建指定表单最大环路增益的调优目标L=K/s。在100 rad/s时，最大增益达到-20 dB（0.01）的值。

Req=TuningGoal.MaxLoopGain(“X”,100,0.01); 查看目标（Req）

图中包含一个轴。这些轴包含一个line类型的对象。这些对象表示最大循环增益，T界限。

可视目标确认已正确指定调整目标。您可以使用此调整目标来调整具有标识为的回路打开位置的控制系统“X”.由于忽略大于1的环路增益值，因此该要求规定了高于1 rad/s的20 dB/decade的衰减，并且对低于该频率的环路增益没有限制。

尽管指定的增益剖面（虚线）是一个纯积分器，但出于数值原因，在调谐过程中，增益剖面在非常高的频率下变平，如中所述算法．要查看正则化增益剖面，请展开调优目标图的坐标轴。

xlim（[10^-2,10^4]）ylim（[-80,20]）

图中包含一个轴。这些轴包含一个line类型的对象。这些对象表示最大循环增益，T界限。

阴影区域反映了修改后的增益剖面。

无稳定性约束的环路增益要求

打开实时脚本

创建要求，规定以下控制系统内环在50 rad/s时的最小环路增益为20 dB（100），在1000 rad/s时的最大环路增益为-20 dB（0.01）。

创建最大和最小环路增益要求。

RMinGain=TuningGoal.MinLoopGain(“X2”,50,100); RMaxGain=TuningGoal.MaxLoopGain(“X2”1000年,0.01);

配置要求，以应用于外环打开时测量的内环增益。

RMinGain。开口=X1的；RMaxGain。开口=X1的；

设置所需空缺告诉优化算法在指定位置打开一个循环来强制执行要求。当外部循环打开时，要求仅适用于内部循环。

默认情况下，使用TuningGoal。MinLoopGain或TuningGoal。MaxLoopGain施加一个稳定性要求以及最小或最大环路增益。实际上，在一些控制系统中，不可能实现稳定的内环。在这种情况下，通过设置稳定财产错误的．

rmiGain.Stabilize=false；RMaxGain.Stabilize=false；

当您使用这两种要求中的任何一种进行调整时，调整算法仍然会对整个调整后的控制系统施加稳定性要求，而不仅仅是对内环。

提示

此调整目标对在以下位置测量的闭环灵敏度函数施加隐式稳定性约束：位置，使用在中确定的点处打开的回路进行评估开口. 受此隐式约束影响的动力学为稳定动力学对于此调优目标。这个明德凯和最大半径选项的系统选项控制这些隐式约束动态的边界。如果优化不能满足默认边界，或者默认边界与其他需求冲突，则使用系统选项更改这些默认值。

算法

当您使用调谐目标，软件将调整目标转换为标准化标量值F(x).这里，x是控制系统中自由（可调）参数的向量。然后，软件会调整参数值，使其最小化F(x)还是开车F(x)如果调整目标是硬约束，则小于1。

对于TuningGoal。MaxLoopGain,F(x)由:

$F (x) = {‖ W_{T} (D^{- 1.} T D) ‖}_{\infty} ．$

在这里,D是对角线缩放(对于MIMO环路)。T互补灵敏度函数是否在位置．W_T是由最大环路增益曲线导出的频率加权函数，MaxGain．这个函数的增益大致匹配1 / MaxGain取值范围为- 60db ~ 20db。由于数值上的原因，加权函数在这个范围外趋于平缓，除非指定的增益轮廓改变了这个范围外的斜率。这种调整叫做正则化. 因为W_T接近s=0或s=正可能会导致数据的数值条件较差系统在最优化问题中，不建议指定具有甚低频或甚高频动态的增益轮廓。

取得W_T，使用：

WT = getWeight(点播,Ts)

在哪里请求调优的目标是和吗Ts是正在调整的采样时间(Ts=0持续时间)。有关正则化及其效果的更多信息，请参见可视化优化目标．

虽然T是闭环传递函数，驱动吗F(x)<1相当于对开环传输施加上限，L，在一个频带内，其增益为L小于1。要知道为什么，请注意这一点T=L/(我+L)．对于SISO循环，当|L| << 1,|T| ≈ |L|．因此，强制执行开环最大增益要求，|L| < 1 / |W_T|，大致相当于强制执行|W_TT| < 1.对于MIMO循环，类似的推理适用于||T|| ≈σ_最大值(L),在那里σ_最大值是最大的奇异值。