Robust Control Toolbox

 

Robust Control Toolbox

Entwerfen robuster Regelungssysteme für unsichere Regelstrecken

Bode-Diagramm mit abgetasteten Reaktionen des Systems sowie der nominalen Reaktion.

Modellierung der Regelstreckenunsicherheit

Erstellen Sie detaillierte unsichere Modelle, indem Sie die Nominaldynamik mit unsicheren Elementen wie unbestimmten Parametern oder nicht betrachteter Dynamik kombinieren. Stellen Sie unsichere Systeme unter Verwendung unsicherer Zustandsraum- und Frequenzgangmodelle dar.

Thumbnail für Video zu Disk-Reserve für MIMO-Systeme.

Stabilitätsanalyse mithilfe von Disk-Reserven

Quantifizieren Sie die Auswirkungen von Unsicherheit auf die Stabilität und Leistung Ihres Regelungssystems mithilfe Disk-basierter Amplituden- und Phasenreserve von SISO- und MIMO-Rückkopplungsschleifen.

Diagramm mit dem Worst-Case-Frequenzgang eines unsicheren Systems.

Fehlertoleranz und Worst-Case-Analyse

Berechnen Sie die Ober- und Untergrenze der Worst-Case-Leistung ohne Stichproben. Ebenso können Sie Fehlertoleranzreserven berechnen, die Ihnen zeigen, wie viel Variation in unsicheren Parametern das System ohne Einbußen bei der Stabilität oder gewünschten Leistung bewältigen kann.

Nyquist-Diagramm abgetasteter unsicherer Modelle.

Monte Carlo-Analyse

Generieren Sie Stichproben unsicherer Systeme innerhalb des angegebenen Unsicherheitsbereichs. Visualisieren Sie, wie sich die Unsicherheit auf das Zeitverhalten und den Frequenzgang des Systems auswirkt. 

H-unendlich- und µ-Synthese

Synthetisieren Sie robuste MIMO-Regelungssysteme anhand von Algorithmen wie H-unendlich- und µ-Synthese. Optimieren Sie H-unendlich-Leistung fester Regelungsstrukturen. Automatisieren Sie Regelkreisentwürfe mit den Ansätzen Mixed-Sensitivity oder Glover-McFarlane.

Dokumentation (H-unendlich, µ-Synthese) | Beispiele (H-unendlich, µ-Synthese)

Control System Tuner-App mit den Leistungsspezifikationen und der optimierten Systemantwort einer Regelstrecke mit unterschiedlichen Parametern.

Optimierung für robuste Regler

Optimieren Sie mithilfe der Control System Tuner-App oder des Befehls systune automatisch Regelungssysteme, um die Referenzverfolgungs-, Störungsunterdrückungs-, Stabilitätsgrenz- und weitere allgemeine Entwurfsanforderungen zu erfüllen. Gewährleisten Sie eine fehlerresistente Leistung, indem diese Anforderungen selbst bei variierenden oder unsicheren Regelstreckenparametern erfüllt werden.

Simulink-Modell aus einer unsicheren Regelstrecke in Rückkopplung mit einem Sensor, wobei die Unsicherheit mithilfe des Uncertain State Space-Bocks modelliert wird.

Robuster Reglerentwurf in Simulink

Stellen Sie unsichere Elemente in einem Simulink-Modell dar und linearisieren Sie das Modell, um die Auswirkungen von Unsicherheit auf das Gesamtsystem zu analysieren. Führen Sie eine automatische Regleroptimierung des in Simulink modellierten unsicheren Systems durch.

Lineare Matrixungleichheit in Form von NTL(X,y)N<0, wobei N der äußere Faktor und L der innere Faktor ist, dargestellt durch eine symmetrische 3x3-Blockmatrix.

Lineare Matrixungleichheiten

Spezifizieren und lösen Sie allgemeine Probleme mit linearer Matrixungleichheit (Linear Matrix Inequality, LMI). Die Robust Control Toolbox bietet Ihnen LMI-Solver für Machbarkeit, Kostenminimierung und generalisierte Eigenwert-Minimierung.

Die Abbildung enthält 3 Achsenobjekte, die Antriebseingänge darstellen.

Referenzanwendungen

Verwenden Sie Referenzbeispiele für Luft- und Raumfahrt-, Leistungselektronik- und Automobilanwendungen zur Synthetisierung und Optimierung von in MATLAB und Simulink für Regelstreckenmodelle mit Unsicherheit modellierten Reglern mit fester Struktur.

Robust Control Toolbox – Häufig gestellte Fragen

Die Robust Control Toolbox ist ein Add-On-Produkt für MATLAB, mit dem Sie Unsicherheit der Regelstrecke modellieren, Robustheit analysieren und Regler entwerfen können, die Stabilität und Leistung über Variationen der Regelstrecke hinweg garantieren.

Sie erstellen unsichere Modelle, indem Sie die nominale Dynamik mit unsicheren Elementen wie unsicheren Parametern oder vernachlässigten Dynamiken kombinieren und diese mithilfe unsicherer Zustandsraum- und Frequenzgangmodelle darstellen.

Die Toolbox unterstützt H-infinity- und mu-Synthese-Techniken zur Auslegung von SISO- und MIMO-Reglern zur Maximierung robuster Stabilität und Leistung, einschließlich Reglern mit fester Struktur und dezentralen Reglern. Sie bietet außerdem Mixed-Sensitivity-Entwurf, Glover–McFarlane-Loop-Shaping und LMI-basierte Methoden für kundenspezifische robuste Regelungsformulierungen.

Ja. Die Toolbox enthält Blöcke zur Darstellung unsicherer Elemente in Simulink-Modellen und unterstützt die automatische Reglerabstimmung unsicherer in Simulink modellierter Systeme.

Die Toolbox bietet scheibenbasierte Verstärkungs- und Phasenränder für SISO- und MIMO-Systeme, Worst-Case-Leistungsanalysen, Berechnungen von Robustheitsrändern sowie Monte-Carlo-Analysen mit zufälliger Stichprobenziehung unsicherer Systeme.

Die Robust Control Toolbox erweitert die automatisierten Fähigkeiten der Control System Toolbox um robustes Tuning, sodass Sie die Leistung für die nominale Regelstrecke optimieren können und gleichzeitig mithilfe der Control System Tuner-App oder des systune-Befehls eine minimale Leistung über den gesamten Unsicherheitsbereich hinweg erzwingen.

Ja. Die Toolbox stellt LMI-Löser zur Verfügung, mit denen allgemeine Probleme linearer Matrixungleichungen spezifiziert und gelöst werden können, einschließlich Machbarkeitsprüfungen, Kostenminimierung und Minimierung verallgemeinerter Eigenwerte.

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