פונקציות העברה מייצגות את אחד המושגים הבסיסיים ביותר בהנדסת מערכות בקרה ועיבוד אותות.הם מספקים ייצוג מתמטי של הקשר בין הקלט והפלט של מערכת זמן ליניארית (LTI) בתחום התדירות.מודלים בלוק העברה של Fcn מערכת ליניארית על ידי פונקציה של החלפת המשתנים לא-domain, מה שהופך אותו כלי חיוני עבור מערכת ניתוח, עיצוב בקרים, וחיזוי התנהגות גמישה, באמצעות פונקציות הפעלה אופטית.

מדריך מקיף זה חוקר את התהליך המלא של חישוב, יישום וניתוח פונקציות העברה בסימפולינק.אם אתה מעצב מערכת בקרה חדשה, ניתוח מודל קיים, או תמצית פונקציות העברה ממערכות לא לינאריות מורכבות, הבנת טכניקות אלה תשפר משמעותית את זרימת העבודה והניתוח של המערכת שלך.

הבנת פונקציות העברת מערכות בקרה

לפני צלילה ליישום המעשי בסימפולינק, חיוני להבין מה פונקציות העברה מייצג ומדוע הן כל כך יקרות בהנדסת מערכות בקרה.תפקוד העברה מתאר את מערכת היחסים של מערכת בתחום Laplace, בדרך כלל ביטא יחס של פולינומיס במשתנים המורכבים.

מוסד מתמטי

הפונקציה ההעברה מתייחסת קלטות מערכת ופלטים באמצעות מארגן ומכנה משותף של כוחות s יורד, שבו סדר המכנה חייב להיות גדול יותר או שווה בסדר של המכשול. זה מעצור מתמטי מבטיח ריאליזם פיזי וגורםיות מערכת.

הצורה הכללית של תפקוד העברה יכולה להיות כתובה כ- G(s) = N(s) / D(s), שבו N(s) מייצג את פולינומאלי מספרד ו- D(s) מייצג את denominator פולינומיאלי.האפקטים של פולינומיסים אלה תואמים ישירות את הפרמטרים הפיזיים של המערכת וקבוע מאפיינים קריטיים כגון קטבים, אפס, רווח, תגובה ותדירות.

סוגי הייצוגים של Shift Function Representations

Simulink תומך בגישות מרובות לייצג פונקציות העברה.בלוק Fcn Transfer יכול מודל יחיד-input יחיד- ⁇ (SISO) ומערכות חד-מנועיות (SIMO) עבור תרחישים מורכבים יותר הכוללים פרמטרים של זמן-varying, Simulink מספק בלוקים מיוחדים אשר להתאים שינויים חסכוניים דינמי במהלך סימולציה.

אתה יכול להביא אובייקטים פונקציה העברה המוגדרים במרחב העבודה MATLAB לתוך Simulink על ידי שימוש בלוק מערכת LTI וסימון שם המשתנה, ותפקוד העברה יכול להיות מיוצג גם במונחים של בלוקים פשוטים, כגון אינגרה ורווחים. גמישות זו מאפשרת למהנדסים לבחור את שיטת הייצוג המתאימה ביותר המבוססת על דרישות היישום הספציפיות שלהם והעדפות דוגמנות.

הגדרת סביבת הסימול שלך

התקנה נכונה של הסביבה היא חיונית לניתוח יעיל של העברת תפקוד בסימול.התהליך מתחיל עם שיגור סימולינק והגדרה של תיבות הכלים והספריות הדרושים המספקים פונקציונליות העברה.

התחל על ידי פתיחת MATLAB ו הקלדה "Smulink" בחלון הפקודה או לחיצה על סמל סימנולינק ב MATLAB Toolbar.זה פותח את דף התחל Simulink, שבו אתה יכול ליצור מודל ריק חדש.מודל ריק מספק בד שבו אתה בונה את המערכת שלך באמצעות בלוקים שונים מדפדפן ספריית סימלינק.

דפדפן הספרייה מכיל קטגוריות מאורגנות של בלוקים, עם בלוקים הקשורים לתפקוד בעיקר בספרייה הרצינית.הספרייה הרציונאלית מכילה אלמנטים מערכתיים בזמן מתמשך כולל העברת פונקציות, מודלים של חלל המדינה, ובקרי PID יכירו את עצמכם עם מבנה הספרייה הזו ישחררו את תהליך הדוגמנות שלכם.

בלוקים חיוניים לניתוח העברת תפקוד

מבנה ניתוח רגיל של העברת תפקוד דורש כמה מרכיבים מרכזיים.המודל הפשוט מורכב משלושה בלוקים: שלב, העברת תפקוד ו- Scope, שבו הצעד הוא בלוק מקורו של אות קלט שלב, אות זה מועבר דרך הקו לבלוק הפונקציונלי של העברת, חסימת העברה משנה את אות הקלט שלה ופלט אות חדש ל- Scope.

מעבר לבלוקים הבסיסיים האלה, ייתכן שתצטרך רכיבים נוספים בהתאם ליעדי הניתוח שלך:

  • מקורות זרים:0 מקורות: FLT:1 שלב, Ramp, Sine Wave, Chirp Signal, ו-random Number בלוקים עבור תרחישים קלט שונים
  • (FLT:0) פעולות מתמטיקאיות: FLT:1, קבל, בלוקים של מוצרים עבור מניפולציה אותות ומערכת interconnection
  • כלי ההרחבה של [[המאה ה-1]]: [[1924]]]], [[1924]]]], [[1924]]]], [[1924]]]], [[1924]]]]]]
  • (ב) ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇

יישום פעולות העברה באמצעות העברה Fcn בלוק

בלוק העברה Fcn משמש את השיטה העיקרית ליישום פונקציות העברה ידועות באופן ישיר בסימפולינק. גישה זו היא אידיאלית כאשר כבר הבאת את המודל המתמטי של המערכת שלך ורוצה לדמות את התנהגותה.

חסימה חסימת בלוק

בסימפולינק, לחפש את בלוק "ה-Fcn" וגרור ולשחרר את הבלוק לתוך סביבת העבודה המודל שלך.לאחר שהוצב, עליך להגדיר את הפרמטרים שלה כדי להתאים את הפונקציה ההעברה הרצויה שלך.

בלוק ניתן לשנות על ידי לחיצה כפולה על זה, ואם אתה לחץ כפול על בלוק תפקודי העברה, תראה תיבת דו-שיח המכיל שדות עבור המבודד ואת המכנה של הפונקציה העברת בלוק. שדות אלה מקבלים קלטות וקטור המייצגים משככי-כיבוי פולינומי.

כניסה ל-Coefficient Vectors

על ידי כניסה וקטור המכיל את האפקטיביות של המבודד הרצוי או denominator פולינומאלי, את הפונקציה ההעברה הרצויה ניתן להיכנס.האפקטים יש לארגן בכוחות יורד של s, החל עם מונח ההזמנה הגבוה ביותר.

לדוגמה, לשקול יישום הפונקציה העברת G(s) = (s + 3) / (s2 + 2s) להיכנס numerator coefficients [1 3] (ייצוג s + 3) ולהיכנס לתקני denominator [1 2 â ¢ (ייצוג s2 + 2s) הערה כי אתה חייב לכלול אפס עבור כל תנאי חסר פולינומי כדי לשמור על התאמות נאותה.

אפשרויות תצוגה

אם כל אחד מוגדר כביטוי, וקטור, או משתנה סגורה בהורות, הסמל מראה את הפונקציה ההעברה עם התקנים והסמכויות המפורטים של s, ואם אתה מציין משתנה בהורות, המשתנים מוערכים.תכונה זו מאפשרת אפשרויות תצוגה גמישות שיכולות להפוך את המודל שלך לקריאה יותר ושמירה על.

ניתן לציין קידודים בשלוש דרכים: כקטורים מספריים מפורשים (למשל, [1 3]), כמשתנהי סביבת העבודה MATLAB (למשל, מספר ושן), או כביטויים הרואים את הווקטורים.לכל שיטה יש יתרונות בהתאם אם יש לך עדיפות לבהירות המודל, פרמטר, גמישות או יעילות חישובית.

המונחים:

סימנולינק מקדם את התנאים הראשונים של חסימת העברת Fcn לאפס, ולקבוע תנאים ראשוניים לתפקוד העברה נתון, להמיר את תפקוד ההעברה למימוש המרחבי הקניי-מרחבי שלה באמצעות tf2s. הגבלה זו קיימת כי פונקציות העברה יש אינסופיות הרבה מימושים של זמן-דומיין, ורוב ייצוגי המדינה אינם מתאימים לתנאים הראשוניים מבחינה פיזית.

כאשר נדרשים תנאים ראשוניים שאינם אפס, הגישה המומלצת כרוכה בהמירה לייצוג המרחבי, הגדרת הווקטור הממלכתי הראשוני, ושימוש בלוק המדינה-Space במקום זאת.זה מספק שליטה מפורשת על התנאים הראשוניים תוך שמירה על שוויון מתמטי לייצוג התפקודי ההעברה.

אחת היכולות החזקות ביותר של סימולינק היא תמצית פונקציות העברה ממודלים קיימים, כולל מערכות מורכבות שאינן לינאריות.תהליך זה, הנקרא לייניטיזציה, התנהגות מערכת משוערת סביב נקודת הפעלה באמצעות מודל לתפקוד ליניארי.

הבנה של מודל Linearization

דרך ישירה יותר למצוא את תפקוד העברה ממודל סימנולינק היא לינאריזציה אותו למודל של מדינה-מרחב, ואז להמיר אותו לתפקוד העברה באמצעות סינות = לינאריזציה ("מודל"),io points); סינות tf= tf(sys) תהליך זה שני שלבים הראשון מפיץ ייצוג של מדינה ליניארית ואז ממיר אותו כדי להעביר את הפונקציה.

קואריזציה עובדת על ידי מחשוב הגלקסיות של המערכת בנקודה הפעלה מוגדרת.עבור מערכות לא ליניאריות, זה מייצר היערכות ליניארית התקפים בשכונה סביב נקודה זו.עבור מערכות שכבר הן ליניאריות, לינאריזציה ממצה את תפקוד ההעברה המדויק ללא קשר לנקודת ההפעלה שנבחרה.

נקודות ניתוח ספציפיות

לפני הליניירינג מודל, עליך לזהות אילו אותות מייצגים קלטות ופלט עבור הפונקציה ההעברה שברצונך לחלץ. כדי לציין את החלק של המודל לינאריזציה, פתח תחילה את הכרטיסיה קואריזציה על ידי לחיצה על מנהל קואריזציה בגלריה Apps בחלון סימלינק.

כדי לציין נקודת ניתוח עבור אות, לחץ על האות במודל, ולאחר מכן בכרטיסיה Linearization, בגלריה 'ניתוח 'סבור נקודות ציון', בחר את סוג של נקודת ניתוח. Simulink תומך במספר סוגי נקודה ניתוח:

  • (ב) ,0) , ⁇ : ⁇ : ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇
  • (ב) ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇
  • (ב) [15] ,[[1924]]]]]]]]
  • (ב) ,0) פתח-לופ Output: FLT:1 משלב מדידת פלט עם פתח לולאה

כדי לציין את החלק של המודל לינאריזציה, ליצור מערך של לינאריזציה I / O אובייקטים באמצעות הפקודה linio, כגון יצירת נקודת ניתוח לזעזוע קלט בתפוקה של בלוק המפקח PID. גישה זו תוכניתית מציעה גמישות יותר מאשר מיקום נקודה אינטראקטיבית, במיוחד עבור עיבוד אצווה או זרימות עבודה אוטומטיות.

שימוש ב- Model Linearizer App

מודל Linearizer מאפשר לך לבצע ניתוח ליניארי של מודלים לא לינאריים Simulink. יישום רב עוצמה זה מספק ממשק מקיף עבור משימות לינאריזציה, מפרט נקודת הפעלה וניתוח תוצאה.

באפשרותך לפתוח את מודל Linearizer App על ידי הולך ל- Simulink Toolstrip: בכרטיסיה Apps, תחת מערכות בקרה, לחץ על מודל Linearizer.

ממשק מודל Linearizer כולל מספר חלקים עיקריים:

  • (ב) ⁇ (ב) ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇
  • (ב) ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇
  • תוצאות חיפוש > 0 (FLT:0) תוצאות של מינוף: 0 (FLT:1 Shows) , איורים של מודלים ומאפיינים
  • (ב) ,0) אפשרויות שונות: 1FLT יוצר תדירות ופרקות תגובה של זמן

ביצוע קוהריזציה

לדוגמה, השתמש בנקודת ההפעלה המודל לינאריזציה על ידי השארת מצב ראשוני של המודל שנבחר ברשימה ירידה של נקודת ההפעלה נקודת ההפעלה, וכדי לינארי את המערכת וליצור מזימה תגובה לניתוח, בסעיף Linearize, לחץ על תגובה.

תהליך הליניקליזציה מאגד את המודל, מעריך אותו בשלב התפעולי שצוין, ומצמיד את התוספת הלינית של הדוגמנות הגדולות או המורכבות, זה עשוי לקחת כמה שניות.המודל הליני המתקבל מופיע במרחב העבודה של ניתוח קואר, שבו אתה יכול לבחון את התכונות שלו, לייצר מזימה, ולהייצא אותו ל- MATLAB לניתוח נוסף.

אתה יכול גם לייצא את המודל ליניארי למרחב העבודה MATLAB על ידי לחיצה על linsys1 בדפדפן הנתונים ובחירת יצוא ל- MATLAB Workspace.זה מאפשר ניתוח נוסף באמצעות פונקציות מערכת הבקרה כמו bode, שלב, שולי ואחרים.

עבודה עם פונקציות העברת זמן

מערכות בעולם האמיתי רבות יש פרמטרים שמשנים לאורך זמן או תנאי הפעלה. Simulink מספק בלוקים מיוחדים לטיפול בפונקציות העברה עם אפקטיביות משתנה, המאפשר סימולציה מדויקת של בקרים מכווצים, מערכות הסתגלות וצמחים מתחום הפרמטר.

פונקציית העברת Varying Transfer Block

השתמש בלוק זה ואת בלוקים אחרים בספריית קואר פארמטר Varying כדי ליישם אלמנטים בקרה נפוצים עם פרמטרים משתנים או coefficients, עבור מידע נוסף, ראה מודל קבל-Scheduled מערכות בקרה בסימפולינק.

צו הפונקציה העברה N מוגדר כאיטגר חיובי, ופרמטר זה קובע את מספר יציאות קלט אפקטיביות על בלוק.כל coefficient ניתן לספק כאות של זמן, ומאפשר את מאפייני הפונקציה העברה להסתגל במהלך סימולציה.

המונחים: Variable Coefficients

ניתן לנמל קלט B0 עבור פונקציה העברה עם הזנה ישירה, ועבור פונקציה העברת אפס דרך, לנקות תיבת בדיקה זו, כמו disabling הנמל עבור אפס-הזנת מודלים הוא אמין יותר מאשר להאכיל אפס-constant לתוך הנמל.

כאשר יישום פונקציות העברת זמן, תשומת לב זהירה ליציבות המספרית היא חיונית.שינויים מהירים ויעילים יכולים לגרום לבעיות מספריות, במיוחד אם המכנה פולינומאלי מתקרב אפס או אם קטבים נעים באופן משמעותי בין שלבים זמן. שקול ליישם מגבילים או לסננים חלקה על אותות coefficient כדי לשמור על יציבות סימולציה.

להימנע מ-Algebraic Loops

להימנע מלעשות את התקני העברה פונקציונליים תלויים בפלט y, כי אם יש לך תלות כזו, הפונקציה ההעברה וכתוצאה מכך גורמת לולאה אלגברה אלגברית, שכן חישוב ערך פלט הבלוק דורש לדעת את ערך הפלט בלוק, ואת הלולאה אלגברי הזה נוטה לחוסר יציבות והפרדה, כך במקום הפלט, לנסות לבטא את האפקטיביות במונחים של זמן וחסם.

לולאות אלגבריות מתרחשות כאשר סימלינק לא יכול לקבוע את סדר ביצוע בלוק מכיוון שהפלטים תלויים קלטות בצורה מעגלית. בעוד ש-Simulink יכול לפעמים לפתור לולאות אלגברהיות באופן הדרגתי, הם באופן משמעותי איטי סימולציה ועלולים להיכשל כדי להצטרף, במיוחד עם תלות לא ליניארית או שינויים coefficientיים בלתי-מעצורים.

טכניקות מתקדמות של Linearization

מעבר לינאריזציה בסיסית, Simulink מציעה טכניקות מתקדמות עבור מיצוי פונקציות ממערכות מורכבות, טיפול במספר נקודות הפעלה וניתוח התנהגות תלותית בתדר.

Batch Linearization

אם אתה רוצה להשיג פונקציות מרובות-loop-loop או סגור-loop מהמערכת הלינארית מבלי למקם מחדש את המודל, באפשרותך לציין נקודות ניתוח ליניאריות באמצעות ממשק סלקווירייזר, לקבלת מידע נוסף, ראה מארק אותות של עניין עבור Batch Linearization.

ממשק סלאייר מספק גישה מתודולוגית לינאריזציה כי הוא בעל ערך במיוחד עבור מחקרים parametric, ניתוח מונטה קרלו, או אופטימיזציה עיצוב אוטומטי. אתה יכול להגדיר מספר זוגות קלט- ⁇ , טאטא באמצעות טווחי פרמטר, לאסוף תוצאות לינאריזציה ללא התערבות ידנית.

המונחים:

תנאי התפעול הם ערכי המדינה וקטורות קלט שעליהם מתרחשת לינאריזציה של מודל הניתוח, והתנאים הראשוניים הם ערכי המדינה וקווי קלט בזמן t=0. עבור מערכות לא לינאריות, בחירת נקודת ההפעלה משפיעה באופן משמעותי על תפקוד ההעברה המתקבל.

Simulink מספק מספר שיטות לסימון נקודות הפעלה:

  • (ב) ,0) תנאי ראשון: FLT:1 השתמש בערכי המדינה הראשונים והקלט המוגדרים במודל
  • (ב) ,0) נקודת הפעלה של המדינה: החלפה 1 (בשיתוף) תנאים של איזון בין השאר, בהם נגזרות שוות אפס
  • (ב) ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇
  • (ב) ,0) נקודת הפעלה של לקוח: FLT:1, תכונות של המדינה וערכי קלט

עבור תכנון מערכת בקרה, נקודות הפעלה קבועות של מדינתיות מספקות לעתים קרובות את הליניוניזציה המשמעותית ביותר.אלה מייצגים את התנאים שסביבם הבקר ישלוט על המערכת, מה שהופך את המודל ליניארי החל ישירות על סינתזה בקר וניתוח יציבות.

תגובה תדירות אסטיגמציה

כדי להעריך את תפקוד ההעברה של מערכת ב- Simulink, השתמש בלוק אסטמטור אינטגרטיבי של העברת ה- Discrete Transfer, אשר מיישמת את שיטת ה-Volch המשודרגת הממוצעת של ורץ ומשתמש בנתונים הנמדדים של קלט ופלט עבור estimation.

גישה זו שונה לינאריזציה באמצעות נתוני סימולציה בפועל ולא נגזרות אנליטיות.זה שימושי במיוחד כאשר:

  • המערכת מכילה רכיבים שאינם תומכים באנליזציה
  • אתה רוצה לאמת לינאריזציה נגד תוצאות סימולציה
  • המערכת כוללת אלמנטים סטוצ'סטיים או רעש מדידה
  • אתה צריך נתוני תגובה בתדרים ספציפיים

הקשר בין ה- x לפלט y הוא מודל על ידי הפונקציה העברת זמן ליניארית, טיקסי, ותפקיד ההעברה הוא היחס של צפיפות כוח חוצה של x ו- y, Pyx, לדחיסות ספקטרלית של x, Pxx. גישה זו של תדירות דו-קיום מספק גם הערכות חזקות בנוכחות הרעש וההפרעות.

סימולציה ותיקון עבודה

לאחר שתיישם או תוציאו את פונקציית העברה, הצעד הבא כרוך בסימולציה וניתוח כדי להבין את התנהגות המערכת ולאמת את הביצועים נגד דרישות.

המונחים: Simulation Parameters

בחלון המודל, בחירת מודל Configuration Parameters מתפריט סימבול, ויש הרבה אפשרויות פרמטר סימולציה כולל התחלה וזמני עצירה, אשר אומר Simulink על איזו תקופה לבצע את הסימולציה.

פרמטרים סימולציה מפתח לשקול כוללים:

  • (FLT:0)Solver Typeua:FLT:1 ו-Step פותרים באופן אוטומטי להתאים את צעדי הזמן לדיוק, בעוד פותרי צעדים קבועים לשמור על מרווחים קבועים המתאימים ליישומים בזמן אמת
  • (FLT:0) סובלנות מילולית: FLT:1 שולט בשגיאה המקובלת בחישובי המדינה, עם ערכים קטנים יותר הגדלים דיוק, אך להאט את הסימולציה
  • (ב) ,0) ,ב"התחילה: "הנחמה" (ב) היא הקובעת את הסף שערכי המדינה נחשבים לזניחים.
  • גודל שלב:0 (מקסימום של שלב: 10)100: 1 (מגביל את כמה גדול של צעדים יכול לגדול, למנוע את המפת מדינמיקה מהירה

פותרים משתנים משתמשים בסובלנות מוחלטת ויחסית כאשר בוחרים את גודל הצעד כדי לקבוע אם השגיאה בחישוב המדינה מקובלת, וכדי להטמיע את הסובלנות המוחלטת מפרמטר התצורה של סובלנות מוחלטת, ציינו את הערך הפרמטר הזה כאוטומטית או 1.

תוצאות חזותיות עם סקוטפס

המורכבים ביותר משלושת בלוקים אלה הוא בלוק הסקופ, ולחיצה כפולה על זה מעלה מסך אוקטילוסקופ ריק, וכאשר מבוצעת סימולציה, האות אשר ניזינה לתוך ההיקף יופיע בחלון זה.

גרסאות Simulink מודרניות מציעות פונקציונליות טווח משופרת כולל:

  • מספר ערוצי קלט עם דרוג עצמאי
  • מדידות Cursor עבור ערך מדויק קריאה
  • סטטיסטיקות אותות (mean, RMS, ערכי שיא)
  • איסוף נתונים ל- Workspace או קובץ
  • תנאי טריגר ללכידת אירועים ספציפיים
  • ניתוח FFT לתדירות בדיקת תוכן

איסוף נתונים ל MATLAB

לניתוח מפורט מעבר למה שכלי ה-Simulink של Simulink מספקים, נתוני סימולציה יצוא למרחב העבודה MATLAB. השתמש בבלוקים כדי ללכוד אותות של עניין, או תצורה כדי ליצור נתונים באופן אוטומטי.פעם ב MATLAB, אתה יכול ליישם את המגוון המלא של פונקציות מערכת הבקרה עבור ניתוח.

משימות עיבוד נפוצות כוללות:

  • מדדי ביצועי מחשב (עלייה בזמן, קביעת זמן, פתרון יתר, טעות של מצב יציב)
  • יצירת מזימה באיכות פרסום עם פורמט מותאם אישית
  • השוואת מספר סימולציה רץ או פרמטרים
  • ביצוע ניתוח סטטיסטי על מונטה קרלו תוצאות
  • התאמת מודלים לסימולציה נתונים

יישומים מעשיים ודוגמאות

הבנת חישוב תפקוד העברה בסימפולינק הופכת יותר קונקרטית באמצעות דוגמאות מעשיות המוכיחות יישומים משותפים בהנדסה מערכות בקרה.

עיצוב וניתוח

הפונקציה העברת בקר מיושמת באמצעות בלוק הפונקציה העברה, אשר הוא מה שאנו משתמשים כדי לייצג את המנוע ואת המבצע, כמו גם, ואנחנו יכולים לראות כי המודל הוא מסוגל לעקוב אחר קלטות צעד עם כמה פתרון יתר אפס שגיאות מצב יציב.

עיצוב בקר טיפוסי כולל:

  1. מודל הצמח (מערכת להיות נשלטת) כתפקוד העברה
  2. דרישות ביצועים ספציפיות (bandwidth, שלב שולי, דחייה)
  3. תכנון פונקציית העברת בקר כדי לענות על דרישות אלה
  4. יישום מערכת ה-Simulink
  5. סימולציה עם קלטות והפרעות שונות
  6. תכנון מבוסס על תוצאות סימולציה

תיבת הכלים של Simulink Control מציעה את הפונקציונליות כדי לחלץ מודל מ- Simulink לתוך סביבת העבודה MATLAB, אשר הוא שימושי במיוחד עבור מודלים מורכבים, או לא לינארית סימולציה, והוא גם שימושי לייצור מודלים של דיסקרטית זמן (מופץ) מודלים.

מערכת זיהוי

כאשר יש לך תוצאות נתונים או סימולציה ניסיוניים, אך לא יודעים את הפונקציה העברת הבסיסית, טכניקות זיהוי מערכת יכולות להעריך מודל של תפקוד העברה שמתאים להתנהגות הנצפה.

  • איסוף נתונים של קלט- ⁇ מהמערכת
  • בחירת מבנה מודל מתאים (סדר, עיכובים)
  • הערכת פרמטרים המפחיתים את השגיאה החיזוי
  • אימות המודל נגד קבוצות נתונים עצמאיות

הפונקציה של Simulink של Discrete Transfer Estimator לחסום את ה- Automates הרבה מהתהליך הזה לזיהוי תדירות-דומיין, בעוד שתיבת הכלים של זיהוי זיהוי מערכת Identification מספקת יכולות מקיפים עבור זמן-דומיין ותדירות-domain פרמטר estimation.

מערכת Multi-Domain Modeling

פונקציות העברה מצטיינים לייצג מערכות מתחומים הנדסיים שונים - מכניים, חשמליים, תרמיים, הידראוליים - תוך שימוש מסגרת מתמטית מאוחדת. Simulink מאפשר לך לשלב פונקציות העברה מתחומים שונים לתוך מודלים מערכתיים משולבים.

לדוגמה, מערכת ההפעלה אלקטרו-מכנית עשויה לכלול:

  • תפקוד העברת חשמל הקשור למתח הנוכחי
  • תפקוד העברת אלקטרו-מכאי הקשור ל- torque הנוכחי
  • תפקוד העברת מכונות הקשור ל- torque כדי למקם
  • תפקוד העברת חיישן הקשור לעמדה למדידה

על ידי חיבור בלוקים אלה של העברת פונקציות בסדרה ותצורה משוב, אתה יוצר מודל מערכת שלם שלוכד את הדינמיקה החיונית תוך שמירה על יעילות חישובית.

בעיות נפוצות

Working with transfer functions in Simulink occasionally presents challenges. Understanding common issues and their solutions w