Robust Control Toolbox
Entwerfen robuster Regelungssysteme für unsichere Regelstrecken
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Die Robust Control Toolbox bietet Funktionen und Blöcke, um Steuerungs- und Regelungssysteme auf Leistung und Robustheit bei Regelstreckenunsicherheit zu analysieren und zu optimieren. Sie können unsichere Modelle erstellen, indem Sie die Nominaldynamik mit unsicheren Elementen wie unbestimmten Parametern oder nicht modellierter Dynamik kombinieren. Sie können die Auswirkungen der Unsicherheit des Regelstreckenmodells auf die Leistung des Steuerungs- und Regelungssystems analysieren und Worst-Case-Kombinationen von unsicheren Elementen identifizieren. Mit H-unendlich- und µ-Synthesemethoden können Sie Regler entwerfen, die sowohl robuste Stabilität als auch Leistung maximieren.
Diese Toolbox ergänzt die automatisierten Optimierungsfunktionen der Control System Toolbox um weitere fehlerresistente Optimierung. Die optimierten Regler können dezentral mit mehreren anpassbaren Blöcken über mehrere Rückkopplungsschleifen hinweg angeordnet werden. Sie können die Leistung für die Nominalregelstrecke optimieren und gleichzeitig eine geringere Mindestleistung über den gesamten Unsicherheitsbereich erzwingen.
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.
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.
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.
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)
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.
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 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.
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.
Produktressourcen:
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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