Simulink Control Design

配平和线性化 Simulink 模型

配平模型

在进行线性控制设计时,您通常需要考虑多个工作点来说明非线性模型的多个运行状态。Simulink Control Design 提供一个 GUI 来确定模型工作点。您可以:

您可以利用这些工作点在稳定状态初始化仿真,也可以作为线性化和控制设计的基础。

Trim, Linearization, and Control Design for an Aircraft 7:17
Trim and linearize a nonlinear aircraft model and use the resulting linear model to design a pitch rate damper controller.

线性化模型

通过 Simulink Control Design,您可以线性化连续、离散和多速率 Simulink 模型。您可以使用信号标注图标指定开环或者闭环回路、线性化输入输出端口,进而可以线性化整个 模型、部分模型、单个模块或子系统。信号标注可用于开环和闭环分析。信号标注和回路分析是非介入式的,不会影响模型的仿真特性。

Simulink Control Design 自动计算线性化模型,并给出阶跃响应或波特图的结果。线性化检查器可以用来查看每个模块对最终 Simulink 线性化模型的影响。您可以指定模型中指定任何模块的线性特性,来精确调整结果。可以将线性行为指定为矩阵增益或 LTI 模型,使您可以灵活地线性化包含不连续或基于事件的 Simulink 模型,比如 Stateflow 模块或使用脉宽调制信号的系统。

使用 Robust Control Toolbox™,您可以直接指定模型传递函数参数和增益值的不确定范围,计算出不确定线性模型。得出的不确定线性模型可用来研究不确定性对控制系统的稳定性和性能的影响。

这些工具都提供命令行 API 来编写模型配平和线性化批处理脚本。您可以自己编写或从 GUI 自动创建 MATLAB® 脚本

Batch Mode Trimming and Linearization 5:20
Create a script to do batch mode trimming and linearization of Simulink® models.

计算模型的频率响应

Simulink Control Design 提供了基于仿真的模型频响计算工具。您可以使用这些工具来:

  • 验证线性化的结果
  • 计算不能线性化模型的频率响应,比如有强不连续状态或基于事件的动态模型
  • 研究激励信号振幅对非线性系统的增益和相位特性的影响

Simulink Control Design 可帮助您构建激励信号如正弦扫描或线性调频信号、运行仿真、收集数据、计算和绘制模型频响图。用于计算频率响应的算法旨在最大程度地缩短仿真时间,并支持 Simulink 的 Accelerator 和 Rapid Accelerator 模式以加速整个计算。

Frequency Response Estimation 6:15
Estimate the frequency response of a Simulink® model using simulation.

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MATLAB和Simulink在能源与电力行业的应用

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