Robust Control Toolbox

Robust Control Toolbox предоставляет функции и блоки для анализа и настройки систем управления для производительности и робастности в условиях неопределенности объекта управления. Инструмент позволяет создавать неопределенные модели, комбинируя номинальную динамику с неопределенными элементами, такими как неопределенные параметры или немоделируемая динамика. Проводится анализ влияния неопределенности модели объекта управления на производительность системы управления и определяются наихудшие комбинации неопределенных элементов. Методы H-бесконечности и μ-синтеза позволяют проектировать регуляторы, обеспечивающие максимальную устойчивость и производительность.

Robust Control Toolbox добавляет функции настройки робастных регуляторов к возможностям автоматической настройки Control System Toolbox. Настроенные регуляторы могут быть распространены на несколько настраиваемых блоков, охватывающими несколько контуров обратной связи. Доступна оптимизация производительности для номинального объекта управления, с одновременным обеспечением снижением минимальной производительности на всем диапазоне неопределенности.

Robust Control Toolbox

Моделирование и количественная оценка неопределенности объекта управления

 Частотные характеристики системы с неопределенностью
Частотные характеристики системы с неопределенностью
 Частотные характеристики системы с неопределенностью Частотные характеристики системы с неопределенностью

Отслеживается не только типичное или номинальное поведение объекта управления, но и количество неопределенности и изменчивости.

Подробные неопределенные модели создаются на основе комбинации номинальной динамики с неопределенными элементами, такими как неопределенные параметры или немоделируемая динамика. Неопределенные системы могут быть описаны с использованием неопределенного пространства состояний и частотных характеристик. Неопределенность при линеаризации моделей Simulink вносится путем пометки некоторых блоков как неопределенных.

Анализ надежности

Дисковые границы устойчивости дают более полное представление о робастной устойчивости чем классические запасы по амплитуде и фазе
Дисковые границы устойчивости дают более полное представление о робастной устойчивости чем классические запасы по амплитуде и фазе

Robust Control Toolbox позволяет определить степень влияния неопределенности на устойчивость и быстродействие системы управления. Доступен расчет дисковых коэффициентов усиления и запасов по фазе для контуров обратной связи для SISO и MIMO систем. Также доступны расчеты границ устойчивости и производительности для неопределенности, специфичной для конкретной системы. С помощью Robust Control Toolbox определяются наихудшие комбинации неопределенных значений элементов и наихудшие значения ошибок, чувствительности. Затем выполняется сравнение номинального и худшего поведения системы.

Блок «Uncertain State Space», используется чтобы ввести неопределенность в Simulink и выполнить симуляции Монте-Карло. Так же поддерживается генерация случайных образцов неопределенной модели в указанном диапазоне неопределенности и визуализация влияния неопределенности на временной и частотный отклик системы

Дисковые границы устойчивости дают более полное представление о робастной устойчивости чем классические запасы по амплитуде и фазе Дисковые границы устойчивости дают более полное представление о робастной устойчивости чем классические запасы по амплитуде и фазе

Разработка и настройка робастных контроллеров

Неопределенная модель замкнутого контура с регулятором в H-бесконечности
Неопределенная модель замкнутого контура с регулятором в H-бесконечности
Неопределенная модель замкнутого контура с регулятором в H-бесконечности
Неопределенная модель замкнутого контура с регулятором в H-бесконечности

Робастные контроллеры MIMO синтезируются с использованием таких алгоритмов, как H-бесконечность и μ-синтез. Оптимизируется производительность H-бесконечности фиксированных структур управления. Задачи формирования контуров автоматизируются с использованием методов смешанной чувствительности или Гловера-Макфарлана.

Для настройки неопределенных систем управления указываются такие требования как эффективность слежения, подавление помех, шумоподавление, демпфирование полюсов в замкнутом контуре и границы устойчивости. Осуществляется одновременная настройка для нескольких моделей объекта управления или конфигураций управления. Производительность максимизируется в границах неопределенности параметров объекта управления и выполняется оценка надежности регулятора по графикам временных и частотных характеристик.

Сокращение порядка регулятора и объектов

Сравнение частотных характеристик магнитуды и фазы исходной модели и модели пониженного порядка для динамики движения твердого тела многоэтажного здания
Сравнение частотных характеристик магнитуды и фазы исходной модели и модели пониженного порядка для динамики движения твердого тела многоэтажного здания

Модели объекта управления или регулятора могут быть упрощены, сохраняя при этом необходимую динамику.

Порядок моделей может быть уменьшен с использованием аддитивных или мультипликативных методов ошибок, основанных на сингулярных значениях системы Ханкеля. Порядок регуляторов, создаваемых алгоритмами H-бесконечности и мю-синтеза, уменьшается для исключения лишних состояний при сохранении существенной динамики.

Сравнение частотных характеристик магнитуды и фазы исходной модели и модели пониженного порядка для динамики движения твердого тела многоэтажного здания Сравнение частотных характеристик магнитуды и фазы исходной модели и модели пониженного порядка для динамики движения твердого тела многоэтажного здания

${message}

${message}