主要内容

计算稳态工作点

一个手术点动态系统在特定时间指定模型的初始状态和根级输入信号。有关操作点的更多信息,请参阅操作点

找到稳态操作点,您可以使用基于优化的搜索或模拟快照。

稳态工作点搜索(修剪)

您可以使用数值优化方法计算稳态工作点(或平衡工作点),以满足您的规范。由此产生的工作点由平衡状态值和相应的模型输入水平组成。一个成功的工作点搜索可以找到一个非常接近真实稳态解的工作点。

当您有关于操作点状态和相应的模型输入和输出信号电平时,使用基于优化的搜索。您可以使用此知识为均衡时指定以下变量的初始猜测或约束:

  • 初始状态值

  • 国家均衡

  • 状态值,输入电平和输出电平的最大或最小限制

  • 已知(固定)状态值,输入级别或输出电平

你的工作点搜索可能不会收敛到一个稳态工作点过度约束通过指定的优化:

  • 对远离期望的稳态工作点的稳态工作点值的初始猜测。

  • 在平衡时不兼容的输入,输出或状态约束。

您可以通过配置优化算法设置来控制工作点搜索的准确性。

仿真快照的稳态工作点

你可以通过模拟你的模型来计算稳态的工作点,直到它达到稳态状态。为此,指定接近理想稳态工作点的模拟初始条件。

当模拟到达稳定状态所需的时间时,使用模拟快照足够短。一旦模拟到达稳定状态,算法提取操作点值。

当指定以下参数时,基于模拟的计算将产生较差的工作点结果:

  • 一个模拟时间,不足以将模型驱动到稳态。

  • 不会导致模型达到真正均衡的初始条件。

通常可以将模拟快照和基于优化的搜索结合起来,以改进操作点结果。例如,模拟您的模型,直到它达到稳定状态的邻域,并使用生成的模拟快照来定义基于优化的搜索的初始条件。

请注意

如果是你的sim万博1manbetxulink®模型具有内部状态,请勿在从仿真快照计算的操作点处线性化此模型。相反,尝试使用仿真快照或在基于优化的搜索的操作点进行线性化模型。

哪些模型状态必须处于稳定状态?

当计算稳态工作点时,不是所有的状态都需要处于平衡状态。钟摆就是这样一个系统,它可以找到一个所有状态都处于稳定状态的工作点。然而,对于其他类型的系统,可能不存在所有状态都处于平衡状态的工作点,应用程序也不要求所有的工作点状态都处于平衡状态。

例如,假设您为一个巡航控制应用程序构建一个汽车模型,该模型具有以下状态:

  • 车辆位置和速度

  • 进入发动机的燃料和空气流量

如果你的目标是研究恒定巡航速度下的汽车行为,你需要一个在稳定状态下的速度、空气流量和燃油流量的工作点。然而,车辆的位置不是在稳态,因为车辆是在匀速运动。由于位置对巡航控制行为没有显著影响,因此缺少稳态位置变量对巡航控制应用是很好的。在这种情况下,您不需要通过要求所有状态都处于平衡状态来过度约束操作点的优化搜索。

航空航天系统在分析飞机在不同机动下的动力学时也会出现类似的情况。

选择操作点搜索工具

万博1manbetxSimulink Control Design™允许您在命令行上以编程方式搜索Simulink模型的操作点,或者使用两个应用程序中的一个以万博1manbetx交互方式搜索。

搜索工具 何时使用
查找
  • 以编程方式计算操作点

  • 计算规范的操作点

  • 在模拟快照中找到操作点

  • 批量计算多个规格的操作点

  • 批量计算参数变体的操作点

稳态经理
  • 以交互方式计算操作点

  • 计算规范的操作点

  • 根据规范验证操作点搜索结果

  • 在模拟快照中找到操作点

  • 生成matlab.®计算操作点的代码。可以重用此代码以用于批处理。

模型线性化器
  • 交互式地在线性化环境中找到工作点

  • 计算规范的操作点

  • 在模拟快照中找到操作点

减少使用万博1manbetx控制设计相对万博1manbetx

万博1manbetxSimulink提供了修剪稳态工作点搜索命令。然而,查找万博1manbetxSimulink控制设计通过使用的几个优点修剪执行基于优化的操作点搜索时。

万博1manbetxSimulink控制设计操作点搜索 万博1manbetxSimulink工作点搜索
用户界面 是的 没有,只有修剪是可用的。
多种优化方法 是的 没有-只有一种优化方法
使用上界和下界约束状态、输入和输出变量 是的
指定未连接到根模型输出端口的块的输出值 是的
具有离散状态的模型的稳定工作点 是的
模型参考支持万博1manbetx 是的
Simscape™MultiBody™一体化 是的

另请参阅

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