满足阶跃响应要求的优化设计(GUI) - MATLAB和Simulink万博1manbetx

优化设计，以满足阶跃响应要求（GUI）

此示例示出了如何使用优化控制器参数以满足步骤响应设计要求响应优化器。您指定的设计要求检查阶跃响应特性堵塞。

的仿真软万博1manbetx件^®模型watertank_stepinput包括非线性水容系统的植物，并在单回路反馈系统中的PI控制器。

这步块施加阶跃输入。也可以使用其他类型的输入，例如斜坡，以优化由这些输入生成的响应。

这张图显示了水箱系统。

水从顶部进入水箱的速率与阀门的开度成正比。阀门开度与电压成正比，V.，应用于泵。水从水箱底部的开口流出的速度与水高度的平方根成正比，H。水流流量的平方根的存在导致了非线性的植物。

下表描述了水箱系统的变量、参数、微分方程、状态、输入和输出。

变量	H是的水箱中的水的高度。卷是的水箱中的水的体积。 V.为施加在泵上的电压。
参数	一种为槽的横截面积。 B.是与流量成箱的常数。一种是一个常数，与流出水槽的流量有关。
微分方程	$\frac{D.}{D. T.} V. O. L. = 一种 \frac{D. H}{D. T.} = B. V. - 一种 \sqrt{H}$
状态	H
输入	V.
输出	H

水箱里水的高度，H，必须满足以下步骤响应要求:

打开Simulin万博1manbetxk模型。

SYS ='watertank_stepinput';open_system（SYS）;

添加一个检查阶跃响应特性块到模型中。
在Simuli万博1manbetxnk模型窗口中，选择图书馆在下面模拟。展开万博1manbetx仿真软件优化设计节点，然后选择信号的约束。

拖放检查阶跃响应特性块到模型窗口和块连接到所述输出。该模块连接到您要指定设计要求的信号。
指定步骤响应要求。
双击检查阶跃响应特性阻止打开散热块参数：检查步骤响应特性对话框。
- 在上升时间(秒)，进入2．5。
- 在沉降时间(秒)，进入20.。
- 在过冲％，进入5.。
- 在初始值，进入1。
- 在终值，进入2。
点击好吧。

相反，在检查块指定时域的要求，你可以在指定它们响应优化器无需添加块。对于使用了这种方法的例子，见优化设计，以跟踪参考信号（GUI）。

当您优化模型响应时，软件修改设计变量值以满足设计要求。您指定软件可以修改的模型参数。

打开响应优化器模型的会话。
在Simuli万博1manbetxnk模型窗口中，从应用选项卡，在画廊，下控制系统，选择响应优化器。
另外，在散热块参数对话框，点击响应优化。

通过在黑色线段围成的区域时间图1显示您在指定的阶跃响应要求检查阶跃响应特性堵塞。
创建一组设计变量。
在里面设计变量设置下拉列表中，选择新。

“创建设计变量设置”对话框显示了可以用作设计变量的模型参数，并指出它们在模型中的位置。

笔记

在您的应用程序中，如果创建设计变量设置对话框中没有列出您想要优化的模型参数，请首先将这些参数指定为变量。看到的,添加模型参数作为优化变量。
向设计变量集添加参数。
选择Ki和Kp和点击添加所选择的参数。

设计变量列表显示以下变量设置:
- 变量- 变量名
- 价值- 当前变量值
- 最低和最大- 可变范围
- 规模- 对于可变缩放因子
将设计变量限制为正值。要做到这一点，请进入0.为在相应的每个变量的最小值最低场和新闻进入在你的键盘。

点击好吧。新的设计变量DesignVars创建并出现在数据面积响应优化器。您可以单击该变量在查看其内容变量预览区域。

如果您的模型有许多参数，您可以先使用敏感性分析以确定最有影响的参数，以优化或获得用于设计变量初始猜测。要打开灵敏度分析仪,在响应优化选项卡，单击敏感性分析。在里面灵敏度分析仪，您可以通过改变设计变量来探索响应优化设计空间，确定最影响优化问题的参数，并计算初值。

要查看模型的当前响应，请单击图模型反应。

该图显示该模型的输出，由蓝色线所描绘的，指定的步骤响应的区域的外侧的所在。
点击优化。
默认的优化求解器梯度下降（fmincon）在每次迭代修改所述设计变量，使得模拟响应谎言设计要求线段之内。欲了解更多信息，请参阅优化算法如何表述极小化问题。

的消息优化聚合，表明优化求解器在公差和参数范围内找到了满足设计要求的解决方案。有关优化中显示的输出的更多信息，请参见迭代显示。
验证模型输出是否满足阶跃响应要求。

该图显示了过去五年的迭代。使用优化的可变参数的最终响应显示为粗蓝线。优化的响应在于白区域由设计要求的线段围，从而满足要求。
查看优化的参数值。点击DesignVars在模型的工作空间，并查看更新后的值变量预览区域。
设计变量的优化值在Simulink模型自动更新。万博1manbetx