Для чего нужна обратная связь matlab

Зачем нужна обратная связь в Matlab

Обратная связь – это важный аспект в разработке программного обеспечения, в том числе и в MATLAB. Она позволяет программистам оценить работу своего кода и вносить необходимые изменения. В данной статье мы рассмотрим основные принципы и преимущества обратной связи в MATLAB.

Один из основных принципов обратной связи в MATLAB заключается в том, что программист получает информацию о работе своей программы в реальном времени. Это позволяет сразу же выявлять и исправлять ошибки, а также улучшать и оптимизировать код. Благодаря обратной связи, программист может увидеть результаты своей работы и сразу же принять меры для их улучшения.

Одним из преимуществ обратной связи в MATLAB является то, что она помогает сделать разработку кода более эффективной. Благодаря обратной связи, программист может получить информацию о производительности своей программы и оптимизировать ее, чтобы она работала быстрее и эффективнее. Также, обратная связь помогает программисту избежать возможных уязвимостей и ошибок в коде, что повышает его надежность.

Важно отметить, что обратная связь в MATLAB способствует более глубокому пониманию принципов программирования и повышает профессионализм программиста. Программист, работающий в MATLAB, через обратную связь может испытывать свои навыки на практике и совершенствоваться в своей области.

Важность обратной связи в MATLAB

Обратная связь является важной составляющей процесса разработки и использования программного обеспечения в MATLAB. Как и в любой другой деятельности, обратная связь позволяет улучшить результаты и достичь лучшей эффективности работы.

Обратная связь помогает выявить ошибки

1. Одним из основных преимуществ обратной связи является возможность обнаружить и исправить ошибки в программном коде. Путем получения откликов от программы или других пользователей, вы можете выявить ошибки и недочеты, которые могут привести к неправильным результатам или некорректной работе программы.
2. Программа MATLAB предоставляет различные инструменты для отслеживания и исправления ошибок, такие как отладчик и систему журналирования. При наличии обратной связи от пользователей и активном использовании этих инструментов, вы можете быстро находить и исправлять ошибки, что существенно повышает надежность и качество программного обеспечения.

Обратная связь помогает улучшить производительность

• Получая обратную связь от пользователей, вы можете узнать о тех местах программы, которые требуют оптимизации или улучшения производительности. Например, обнаружив, что определенные операции занимают слишком много времени, вы можете внести изменения в код, чтобы ускорить выполнение программы.
• С помощью профилировщика MATLAB вы также можете анализировать производительность своего кода, идентифицировать узкие места и оптимизировать его работу. Обратная связь от пользователей может быть важным источником информации для проведения такого анализа и улучшения производительности.

Обратная связь помогает усовершенствовать функциональность

• Часто пользователи могут предложить идеи и запросы на добавление новых функций или улучшение существующих функций. Получение обратной связи от пользователей позволяет вам получить представление о востребованности различных функций и реализовать их в своей программе.
• Другие разработчики MATLAB также могут предложить новые функции или усовершенствования на основе своего опыта работы с программой. Обратная связь от таких специалистов может помочь вам сделать вашу программу более мощной и удобной для использования.

В итоге, обратная связь является важным инструментом, который помогает разработчикам MATLAB повысить качество, надежность и производительность своего программного обеспечения. Благодаря обратной связи, программы становятся более интуитивно понятными, эффективными и полезными для пользователей.

Основные принципы обратной связи

Обратная связь – это процесс передачи информации из выхода системы в ее вход, с целью корректировки и оптимизации работы системы. В MATLAB обратная связь является важной составляющей процесса разработки и улучшения алгоритмов.

Основные принципы обратной связи в MATLAB включают:

• Измерение и анализ – сбор данных о выходе системы, анализ этих данных и определение необходимости корректировок.
• Сравнение с желаемым результатом – установление стандарта или желаемого значения для сравнения с реальными результатами работы системы.
• Корректировка и усовершенствование – внесение изменений в работу системы на основе полученной обратной связи с целью достижения желаемых результатов.

Принципы обратной связи помогают улучшить работу системы в различных областях, включая контрольные системы, процессы автоматизации, управление данных и другие. В MATLAB обратная связь предоставляет возможность анализировать и управлять системами с помощью мощных инструментов и функций, таких как feedback, step, bode и других.

С использованием принципов обратной связи в MATLAB разработчики и инженеры могут создавать более эффективные и надежные системы, улучшать их производительность, а также оптимизировать управляющие алгоритмы. Обратная связь позволяет настраивать параметры системы в режиме реального времени и реагировать на изменения входных данных или условий окружающей среды.

Таким образом, основные принципы обратной связи в MATLAB играют важную роль в процессе разработки и оптимизации систем, а также являются инструментом для достижения заданных целей и улучшения работы системы в целом.

Преимущества обратной связи в MATLAB

Обратная связь в MATLAB представляет собой важный инструмент при разработке алгоритмов и моделей. Она позволяет анализировать систему на основе данных, полученных в ходе ее работы, и вносить изменения для улучшения ее функционирования.

Основные преимущества обратной связи в MATLAB:

• Итеративное улучшение модели: Обратная связь позволяет анализировать модель в реальном времени и вносить необходимые корректировки для достижения требуемого результата. Это позволяет разработчикам постепенно совершенствовать модель и добиваться желаемых характеристик.
• Оптимизация процесса управления: Обратная связь позволяет оптимизировать процесс управления системой, путем анализа сигналов и внесения корректировок. Это позволяет достичь более точного и эффективного управления процессом.
• Улучшение точности модели: При наличии обратной связи модель может быть скорректирована на основе реальных данных, полученных в ходе работы системы. Это позволяет достичь более точной и надежной модели, отражающей реальное поведение системы.
• Адаптация к изменяющимся условиям: Обратная связь позволяет системе адаптироваться к изменяющимся условиям окружающей среды. При анализе данных и внесении корректировок, система может изменять свое поведение и адекватно реагировать на изменения.
• Снижение рисков и ошибок: Обратная связь позволяет выявлять возможные ошибки и риски в работе системы и своевременно их исправлять. Это позволяет минимизировать вероятность возникновения непредвиденных ситуаций и повышает надежность системы.

В целом, обратная связь в MATLAB является мощным инструментом, который позволяет разработчикам анализировать и модифицировать систему на основе полученных данных. Это позволяет создавать более точные и эффективные модели, способные адаптироваться к изменяющимся условиям и управлять процессами с высокой степенью точности.

Улучшение точности результатов

Наличие обратной связи в MATLAB позволяет значительно улучшить точность результатов и повысить качество работы алгоритмов. Обратная связь обеспечивает двунаправленное взаимодействие между пользователем и программой, что позволяет быстро исправлять ошибки, уточнять входные данные и оптимизировать параметры моделей.

Основные преимущества обратной связи для улучшения точности результатов в MATLAB:

• Исправление ошибок: Обратная связь позволяет быстро обнаруживать и исправлять ошибки в входных данных или коде программы. Пользователь может наблюдать результаты выполнения программы в режиме реального времени и вносить необходимые корректировки для достижения требуемых результатов.
• Уточнение входных данных: Пользователь может взаимодействовать с программой, чтобы уточнять и дополнять входные данные. Например, можно изменять параметры модели, вводить новые данные или проводить эксперименты в реальном времени, чтобы получить более точные результаты.
• Оптимизация параметров моделей: Обратная связь позволяет оптимизировать параметры моделей, чтобы достичь наилучшего качества результатов. Пользователь может управлять параметрами моделей и наблюдать, как изменения влияют на результаты. Это позволяет находить оптимальные значения параметров и повышать точность моделей.

Таким образом, обратная связь в MATLAB способствует улучшению точности результатов и повышению качества работы алгоритмов. Она позволяет исправлять ошибки, уточнять входные данные и оптимизировать параметры моделей, что в конечном итоге улучшает точность и достоверность получаемых результатов.

Оптимизация процессов и повышение эффективности

Обратная связь в MATLAB играет важную роль в оптимизации процессов и повышении эффективности работы. Благодаря обратной связи можно постоянно контролировать и корректировать результаты алгоритмов в реальном времени.

Один из основных принципов обратной связи в MATLAB заключается в том, что результаты вычислений используются для корректировки и улучшения следующих вычислений. Это позволяет снизить количество ошибок и ускорить процесс достижения требуемого результата.

Преимущества использования обратной связи в MATLAB:

• Мониторинг и контроль – обратная связь позволяет постоянно мониторить и контролировать процесс вычислений в MATLAB. Это позволяет обнаруживать и исправлять ошибки на ранних этапах, что приводит к повышению точности и надежности результатов.
• Автоматизация и оптимизация – обратная связь в MATLAB позволяет автоматизировать процесс вычислений и оптимизировать его для достижения наилучших результатов с минимальными затратами времени и ресурсов.
• Регулирование и контроль параметров – обратная связь в MATLAB позволяет регулировать и контролировать параметры, влияющие на процесс вычислений. Это позволяет оптимизировать различные аспекты работы и достичь требуемого результата.
• Улучшение производительности – обратная связь в MATLAB позволяет улучшить производительность и эффективность работы. Благодаря непрерывной корректировке результатов, можно сократить время выполнения задач и повысить точность вычислений.

Таким образом, обратная связь в MATLAB – это мощный инструмент для оптимизации процессов и повышения эффективности работы. Она позволяет контролировать и корректировать результаты вычислений в реальном времени, что приводит к более точным и надежным результатам.

Итеративный подход в разработке

Итеративный подход в разработке программного обеспечения предполагает постепенное улучшение и совершенствование продукта путем повторяющихся циклов разработки и обратной связи.

Основная идея итеративного подхода заключается в том, что разработку программного обеспечения невозможно полностью спланировать на начальном этапе. Вместо этого, разработчик начинает с создания минимально работоспособной версии продукта, которая затем тестируется и совершенствуется на каждой итерации.

В контексте программирования на MATLAB итеративный подход особенно полезен, поскольку он позволяет постепенно разрабатывать и отлаживать сложные алгоритмы и модели. Вот некоторые преимущества итеративного подхода в разработке с использованием MATLAB:

1. Быстрое обнаружение ошибок. Поскольку итеративный подход предполагает промежуточные итерации тестирования и отладки, разработчик может быстро обнаружить и исправить ошибки, что позволяет сэкономить время и ресурсы.
2. Лучшее понимание требований. Постепенное развитие продукта позволяет более полно понять требования и уточнить спецификацию на каждом этапе разработки.
3. Гибкость и адаптивность. Итеративный подход позволяет гибко реагировать на изменения требований и быстро вносить коррективы в процессе разработки.
4. Улучшение качества продукта. Благодаря постепенному развитию и тестированию, итеративный подход позволяет поэтапно улучшать качество и производительность программного обеспечения.

Для эффективной работы в итеративном режиме в MATLAB разработчик может использовать различные инструменты, такие как отладчик, системы контроля версий, средства автоматического тестирования и сборки.

Улучшение пользовательского опыта и удовлетворенности

Обратная связь в MATLAB играет важную роль в улучшении пользовательского опыта и удовлетворенности. Система обратной связи позволяет пользователям взаимодействовать с программой, получать от нее информацию о процессе работы и результатах выполнения задач.

Одним из основных преимуществ использования обратной связи в MATLAB является возможность получать наглядную информацию о процессе выполнения задачи. Пользователь может видеть шаги, которые программа проходит, и оценивать прогресс выполнения задачи. Это помогает улучшить понимание работы программы и повысить доверие к ее результатам.

Еще одним преимуществом обратной связи в MATLAB является возможность получать информацию об ошибках и исключениях, возникающих в процессе работы программы. Это позволяет быстро локализовать и устранить проблемы, что повышает эффективность работы и уменьшает вероятность ошибок.

Использование обратной связи также способствует повышению удовлетворенности пользователя от работы с программой. Активные сообщения о прогрессе выполнения задачи и результаты работы, представленные в понятной и наглядной форме, создают ощущение контроля над процессом и уверенность в получаемых результатах.

Также, система обратной связи позволяет пользователям влиять на параметры и настройки программы, что помогает удовлетворить индивидуальные потребности и предпочтения пользователей.

В целом, использование обратной связи в MATLAB не только улучшает пользовательский опыт, но и повышает эффективность работы программы, сокращает время на поиск и устранение ошибок и способствует повышению уровня удовлетворенности пользователей. Поэтому, разработчикам следует уделять особое внимание настройке и использованию системы обратной связи при разработке программ на MATLAB.

Вопрос-ответ

Какую цель преследует обратная связь в MATLAB?

Обратная связь в MATLAB позволяет получить информацию о системе или процессе в режиме реального времени, а также корректировать работу системы на основе этой информации. Основная цель обратной связи состоит в оптимизации работы системы и достижении желаемых результатов.

Какие основные принципы работы обратной связи в MATLAB?

Основные принципы работы обратной связи в MATLAB включают в себя считывание данных о системе, анализ этих данных, принятие решений на основе анализа и корректировку работы системы. При этом обратная связь может быть реализована как с помощью простых алгоритмов, так и с использованием сложных алгоритмов машинного обучения.

Какие преимущества обратной связи в MATLAB?

Обратная связь в MATLAB предоставляет ряд преимуществ, включая возможность более точного и стабильного управления системой, повышение эффективности работы, возможность быстрой корректировки системы на основе полученной обратной связи и возможность достижения желаемых результатов.

Какую роль играет обратная связь в оптимизации работы системы?

Обратная связь играет ключевую роль в оптимизации работы системы. Благодаря обратной связи можно получать информацию о текущем состоянии системы и на основе этой информации корректировать ее работу. Таким образом, обратная связь позволяет достигать более эффективной и оптимальной работы системы.

Какими способами можно реализовать обратную связь в MATLAB?

Обратная связь в MATLAB можно реализовать различными способами. Это может быть простой алгоритм, основанный на простых математических операциях, или сложный алгоритм машинного обучения, требующий обработки большого объема данных. Возможны и другие варианты, в зависимости от конкретных задач и требований.

Какие типы систем могут использовать обратную связь в MATLAB?

Обратная связь в MATLAB может использоваться в разных типах систем. Например, в автоматическом управлении или проектировании систем управления, в системах обработки сигналов, в системах машинного зрения и других. Возможности обратной связи в MATLAB позволяют ее применение в различных областях.

обратная связь

sys = feedback(sys1,sys2) возвращает объект модели sys для соединения отрицательной обратной связи объектов модели sys1 и sys2 .

Модель sys с обратной связью имеет u как входной вектор и y как выходной вектор. Модели sys1 и sys2 должны быть оба непрерывными или оба дискретные с идентичными шагами расчета. Правила приоритета использованы, чтобы определить получившийся тип модели (см. Правила, Которые Определяют Тип модели).

Чтобы применить позитивные отклики, используйте синтаксис

sys = feedback(sys1,sys2,+1)

По умолчанию feedback(sys1,sys2) принимает отрицательную обратную связь и эквивалентен feedback(sys1,sys2,-1) .

sys = feedback(sys1,sys2,feedin,feedout)

вычисляет модель sys с обратной связью для более общей обратной связи.

Векторный feedin содержит индексы во входной вектор sys1 и задает, какие входные параметры u вовлечены в обратную связь. Точно так же feedout задает, который выходные параметры y sys1 используются для обратной связи. Получившаяся модель sys имеет те же вводы и выводы как sys1 (с их сохраненным порядком). Как прежде, отрицательная обратная связь применяется по умолчанию, и необходимо использовать

sys = feedback(sys1,sys2,feedin,feedout,+1)

применять позитивные отклики.

Для более сложных структур обратной связи используйте append и connect .

Примеры

Пример 1

G ( s ) = 2 s 2 + 5 s + 1 s 2 + 2 s + 3

H ( s ) = 5 ( s + 2 ) s + 10

с помощью отрицательной обратной связи ввести

G = tf([2 5 1],[1 2 3],'inputname','torque'. 'outputname','velocity'); H = zpk(-2,-10,5) Cloop = feedback(G,H)

Эти команды приводят к следующему результату.

Zero/pole/gain from input "torque" to output "velocity": 0.18182 (s+10) (s+2.281) (s+0.2192) ----------------------------------- (s+3.419) (s^2 + 1.763s + 1.064)

Результатом является модель нулей и полюсов как ожидалось от правил приоритета. Обратите внимание на то, что Cloop наследовал имена ввода и вывода от G .

Пример 2

Считайте объект пространства состояний P с пятью входными параметрами и четырьмя выходными параметрами и контроллером обратной связи пространства состояний K с тремя входными параметрами и двумя выходными параметрами.

P = rss(3,4,5); K = rss(3,2,3);

Соединять выходные параметры 1, 3, и 4 из объекта к входным параметрам контроллера и контроллер выходные параметры к входным параметрам 4 и 2 из объекта, использования

feedin = [4 2]; feedout = [1 3 4]; Cloop = feedback(P,K,feedin,feedout)

Пример 3

Можно сформировать следующие циклы отрицательной обратной связи

Cloop = feedback(G,1) % left diagram Cloop = feedback(1,G) % right diagram

Ограничения

Связь обратной связи должна быть свободна от алгебраического цикла. Если _D1 и _D2 являются проходными матрицами sys1 и sys2 , это условие эквивалентно:

• _{I + D1D2}, несингулярный при использовании отрицательной обратной связи
• _{I − D1D2}, несингулярный при использовании позитивных откликов.

Смотрите также

Представлено до R2006a

Документация Control System Toolbox

• Примеры
• Функции и другая ссылка
• Информация о релизах
• PDF-документация

Поддержка

• MATLAB Answers
• Помощь в установке
• Отчеты об ошибках
• Требования к продукту
• Загрузка программного обеспечения

© 1994-2019 The MathWorks, Inc.

• Условия использования
• Патенты
• Торговые марки
• Список благодарностей

Для просмотра документации необходимо авторизоваться на сайте
Войти
Памятка переводчика

1. Если смысл перевода понятен, то лучше оставьте как есть и не придирайтесь к словам, синонимам и тому подобному. О вкусах не спорим.

2. Не дополняйте перевод комментариями “от себя”. В исправлении не должно появляться дополнительных смыслов и комментариев, отсутствующих в оригинале. Такие правки не получится интегрировать в алгоритме автоматического перевода.

3. Сохраняйте структуру оригинального текста — например, не разбивайте одно предложение на два.

4. Не имеет смысла однотипное исправление перевода какого-то термина во всех предложениях. Исправляйте только в одном месте. Когда Вашу правку одобрят, это исправление будет алгоритмически распространено и на другие части документации.

5. По иным вопросам, например если надо исправить заблокированное для перевода слово, обратитесь к редакторам через форму технической поддержки.

feedback

sys = feedback( sys1,sys2 ) возвращает объект модели sys для соединения отрицательной обратной связи объектов модели sys1,sys2 .

От фигуры, модели sys с обратной связью имеет u как входной вектор и y как выходной вектор. Обе модели, sys1 и sys2 , должно или быть непрерывным или дискретным с идентичными шагами расчета.

sys = feedback( sys1,sys2 , feedin , feedout ) вычисляет модель sys с обратной связью использование связей ввода и вывода, заданных с помощью feedin и feedout . Используйте этот синтаксис, когда это необходимо, чтобы соединить только подмножество доступного I/Os систем MIMO.

sys = feedback( sys1,sys2 ,’name’) вычисляет модель sys с обратной связью с соединениями обратной связи, заданными соответствующими именами ввода-вывода моделей MIMO sys1 и sys2 . Используйте ‘name’ отметьте только, когда все необходимые I/Os в наборе систем MIMO правильно назовут.

sys = feedback( ___ , sign ) возвращает объект модели sys для обратной связи с типом обратной связи, заданной sign . По умолчанию, feedback принимает отрицательную обратную связь и эквивалентен feedback(sys1,sys2,-1) . Чтобы вычислить систему с обратной связью с положительной обратной связью, используйте sign = +1 .

Примеры

Объект и контроллер с модульной обратной связью

pendulumModelAndController.mat содержит инвертированную модель G передаточной функции маятника SISO и его связанный ПИД-регулятор C .

Загрузите инвертированный маятник и модели контроллеров к рабочей области.

load('pendulumModelAndController','G','C'); size(G)

Transfer function with 1 outputs and 1 inputs.

size(C)

PID controller with 1 output and 1 input.

Используйте feedback создать цикл отрицательной обратной связи с G и C .

sys = feedback(G*C,1)

sys = 1.307e-06 s^3 + 3.136e-05 s^2 + 5.227e-06 s --------------------------------------------------------- 2.3e-06 s^4 + 1.725e-06 s^3 - 4.035e-05 s^2 - 5.018e-06 s Continuous-time transfer function.

sys результирующая передаточная функция непрерывного времени замкнутого цикла, полученная с помощью отрицательной обратной связи. feedback преобразует модель C ПИД-регулятора в передаточную функцию прежде, чем соединить его с моделью G передаточной функции непрерывного времени . Для получения дополнительной информации см. Правила, Которые Определяют Тип модели.

Объект с контроллером в пути к отрицательной обратной связи

В данном примере рассмотрите две передаточных функции, которые описывают объект G и контроллер C соответственно.

G ( s ) = 2 s 2 + 5 s + 1 s 2 + 2 s + 3 C ( s ) = 5 ( s + 2 ) s + 1 0

Создайте передаточные функции контроллера и объект.

G = tf([2 5 1],[1 2 3],'inputname',"torque",'outputname',"velocity"); C = tf([5,10],[1,10]);

Используйте feedback создать цикл отрицательной обратной связи с помощью G и C .

sys = feedback(G,C,-1)

sys = From input "torque" to output "velocity": 2 s^3 + 25 s^2 + 51 s + 10 --------------------------- 11 s^3 + 57 s^2 + 78 s + 40 Continuous-time transfer function.

sys результирующая передаточная функция замкнутого цикла, полученная с помощью отрицательной обратной связи с крутящим моментом как вход и скорость как выход.

Цикл положительной обратной связи с объектом и контроллером

В данном примере рассмотрите две передаточных функции, которые описывают объект G и контроллер C соответственно.

G ( s ) = 2 s 2 + 5 s + 1 s 2 + 2 s + 3 C ( s ) = 5 ( s + 2 ) s + 1 0

Создайте передаточные функции контроллера и объект.

G = tf([2 5 1],[1 2 3],'inputname',"torque",'outputname',"velocity"); C = tf([5,10],[1,10]);

Используйте feedback создать цикл положительной обратной связи с помощью G и C .

sys = feedback(G,C,+1)

sys = From input "torque" to output "velocity": -2 s^3 - 25 s^2 - 51 s - 10 --------------------------- 9 s^3 + 33 s^2 + 32 s - 20 Continuous-time transfer function.

sys результирующая передаточная функция замкнутого цикла, полученная с помощью положительной обратной связи с крутящим моментом как вход и скорость как выход.

Цикл отрицательной обратной связи с системами MIMO

На основе рисунка ниже рассмотрите соединение двух передаточных функций MIMO с двумя входными параметрами и двумя выходными параметрами в цикле отрицательной обратной связи.

В данном примере создайте две случайных непрерывных модели в пространстве состояний с помощью rss .

G = rss(4,2,2); C = rss(2,2,2); size(G)

State-space model with 2 outputs, 2 inputs, and 4 states.

size(C)

State-space model with 2 outputs, 2 inputs, and 2 states.

Используйте feedback соединять эти две модели в пространстве состояний в цикле отрицательной обратной связи согласно вышеупомянутой фигуре.

sys = feedback(G,C,-1); size(sys)

State-space model with 2 outputs, 2 inputs, and 6 states.

Получившаяся модель в пространстве состояний sys 2 входа, 2 выходных модели с 6 состояниями. Цикл отрицательной обратной связи завершается таким образом что,

• Первый выход G соединяется с первым входом C
• Второй выход G соединяется со вторым входом C

Обратная связь на основе имен ввода-вывода

mimoPlantAndController.mat содержит 2 входа, 2 выходных модели объекта управления передаточной функции G и 2 входа, 2 выходных моделей контроллеров передаточной функции C быть соединенным можно следующим образом:

Во-первых, загрузите объект и модели контроллеров к рабочей области.

load('mimoPlantAndController.mat','G','C'); size(G)

Transfer function with 2 outputs and 2 inputs.

size(C)

Transfer function with 2 outputs and 2 inputs.

По умолчанию, feedback соединил бы первый выход G к первому входу C и второй выход G к второму входу C . Для того, чтобы соединить объект и контроллер согласно фигуре, назовите соответствующий I/Os этих двух систем, чтобы гарантировать правильные связи.

G.InputName

ans = 2×1 cell

G.OutputName

ans = 2×1 cell

C.InputName

ans = 2×1 cell

C.OutputName

ans = 2×1 cell

Затем используйте ‘name’ отметьте с помощью feedback команда, чтобы установить связи согласно именам ввода-вывода.

sys = feedback(G,C,'name');

Получившаяся передаточная функция отрицательной обратной связи замкнутого цикла sys имеет соединения обратной связи в необходимом порядке.

Задайте связи ввода и вывода в обратной связи

Считайте объект пространства состояний G с пятью входными параметрами и четырьмя выходными параметрами и контроллером обратной связи пространства состояний K с тремя входными параметрами и двумя выходными параметрами. Выходные параметры 1, 3, и 4 из объекта G должен быть подключен контроллер K входные параметры и контроллеры выход к входным параметрам 2 и 4 из объекта.

В данном примере сгенерируйте рандомизированные модели в пространстве состояний непрерывного времени с помощью rss для обоих G и K .

G = rss(3,4,5); K = rss(3,2,3);

Задайте feedout и feedin векторы на основе вводов и выводов, которые будут соединены в обратной связи.

feedin = [2 4]; feedout = [1 3 4]; sys = feedback(G,K,feedin,feedout,-1); size(sys)

State-space model with 4 outputs, 5 inputs, and 6 states.

sys результирующая модель в пространстве состояний замкнутого цикла, полученная путем соединения заданных вводов и выводов G и K .

Входные параметры

sys1,sys2 — Системы, чтобы соединиться в обратной связи
модели динамической системы

Системы, чтобы соединиться в обратной связи в виде моделей динамической системы. Динамические системы, которые можно использовать, включают:

• Непрерывное время или дискретное время числовые модели LTI такой как tf , zpk , pid , pidstd , или ss модели.
• Модели частотной характеристики такой как frd или genfrd .
• Обобщенные или неопределенные модели LTI такой как genss или uss Модели (Robust Control Toolbox) . (Используя неопределенные модели требует программного обеспечения Robust Control Toolbox™.) Получившаяся обратная связь принимает

• текущие значения настраиваемых компонентов для настраиваемых блоков системы управления.
• номинальные значения модели для неопределенных блоков системы управления.

Для получения дополнительной информации см. модели динамической системы.

Когда sys1 и sys2 два различных типа модели, feedback использует правила приоритета, чтобы определить получившуюся модель sys . Например, когда модель в пространстве состояний и передаточная функция соединяются в обратной связи, получившаяся система является моделью в пространстве состояний на основе правил приоритета. Для получения дополнительной информации см. Правила, Которые Определяют Тип модели.

feedin — Подмножество входных параметров, которые будут использоваться
вектор

Подмножество входных параметров, которые будут использоваться в виде вектора.

От фигуры, feedin содержит индексы входного вектора объекта MIMO P и задает, какое подмножество входных параметров u вовлечены в обратную связь. Получившаяся модель sys имеет те же входные параметры как G , с их сохраненными порядками.

feedout — Подмножество выходных параметров, которые будут использоваться
вектор

Подмножество выходных параметров, которые будут использоваться в виде вектора.

feedout задает который выходные параметры объекта MIMO G используются для обратной связи. Получившаяся модель sys имеет те же выходные параметры как G , с их сохраненными порядками.

sign — Тип обратной связи
-1 (значение по умолчанию) | +1

Тип обратной связи в виде -1 для отрицательной обратной связи или +1 для положительной обратной связи. feedback принимает отрицательную обратную связь по умолчанию.

Выходные аргументы

sys — Система с обратной связью
модель динамической системы

Система с обратной связью, возвращенная как SISO или модель динамической системы MIMO. sys может быть одно из следующего в зависимости от правил приоритета:

• Непрерывное время или дискретное время числовые модели LTI, такой как tf , zpk , ss , pid , или pidstd модели.
• Обобщенные или неопределенные модели LTI такой как genss или uss Модели (Robust Control Toolbox) . (Используя неопределенные модели требует программного обеспечения Robust Control Toolbox.)

Когда sys1 и sys2 два различных типа модели, feedback использует правила приоритета, чтобы определить получившуюся модель sys . Например, когда модель в пространстве состояний и передаточная функция соединяются в обратной связи, получившаяся система является моделью в пространстве состояний на основе правил приоритета, обрисованных в общих чертах в Правилах, Которые Определяют Тип модели.

Ограничения

• Соединение обратной связи должно быть свободно от алгебраических циклов. Например, если _D1 и _D2 являются проходными матрицами sys1 и sys2 , это условие эквивалентно:

• _{I + D1D2}, несингулярный при использовании отрицательной обратной связи
• _{I − D1D2}, несингулярный при использовании положительной обратной связи

Советы

• Для сложных структур обратной связи использовать append и connect .

Смотрите также

Темы

• Правила, которые определяют тип модели
• Обратная связь MIMO
• Использование FEEDBACK для замыкания контура

Представлено до R2006a

Открытый пример

У вас есть модифицированная версия этого примера. Вы хотите открыть этот пример со своими редактированиями?

Документация Control System Toolbox

• Примеры
• Функции и другая ссылка
• Информация о релизах
• PDF-документация

Поддержка

• MATLAB Answers
• Помощь в установке
• Отчеты об ошибках
• Требования к продукту
• Загрузка программного обеспечения

© 1994-2021 The MathWorks, Inc.

• Условия использования
• Патенты
• Торговые марки
• Список благодарностей

Для просмотра документации необходимо авторизоваться на сайте
Войти
Памятка переводчика

1. Если смысл перевода понятен, то лучше оставьте как есть и не придирайтесь к словам, синонимам и тому подобному. О вкусах не спорим.

2. Не дополняйте перевод комментариями “от себя”. В исправлении не должно появляться дополнительных смыслов и комментариев, отсутствующих в оригинале. Такие правки не получится интегрировать в алгоритме автоматического перевода.

3. Сохраняйте структуру оригинального текста — например, не разбивайте одно предложение на два.

4. Не имеет смысла однотипное исправление перевода какого-то термина во всех предложениях. Исправляйте только в одном месте. Когда Вашу правку одобрят, это исправление будет алгоритмически распространено и на другие части документации.

5. По иным вопросам, например если надо исправить заблокированное для перевода слово, обратитесь к редакторам через форму технической поддержки.

4. Структурные преобразования систем автоматического регулирования

Для решения задач расчета и моделирования систем автоматического регулирования зачастую приходится рассматривать достаточно сложные системы, состоящие из множества звеньев (передаточных функций). Так, например, поворот закрылок у самолета обеспечивается следующим набором механизмов:

1. Два электродвигателя посто­янного тока, каждый из которых имеет по четыре обмотки возбуждения (две последовательные и две параллельные).
2. Электромагнитные муфты сцепления-торможения.
3. Планетарный редуктор с суммирующей дифференциальной передачей.

И это только для обеспечения механизма поворота! Так же нужно учитывать, что до электродвигателей существует непосредственно система автоматического регулирования, которая вырабатывает необходимые сигналы управления. На рисунке 1. приведена структурная схема системы управления двигателем с постоянными магнитами. При этом в качестве входа в эту систему используется значение заданного положения, которое, в свою очередь, тоже должно быть определено исходя из решения уравнений динамики летательного аппарата.

При прямом физическом моделировании подобных систем приходится выполнять множество математических вычислений, и скорость вычислений снижается до неприемлемого уровня. Если мы хотим исследовать движение летательного аппарата в целом, необходимо представить модель сложной системы в упрощенном виде, желательно, не теряя качества и сохраняя необходимую точность. В предыдущей лекции при выводе уравнений динамики ядерного реактора мы показывали, каким образом, пренебрегая малыми величинами, мы получаем компактное выражение, и сохраняем точность в заданном диапазоне изменений.

В этой лекции мы покажем каким образом сократить количество вычислений, используя преобразования передаточных функций в сложной системе.

Большинство реальных систем автоматического регулирования являются сложными. При анализе часто приходится рассматривать как “фрагменты”, так полные системы САР, и выполнять над ними некоторые операции, упрощающие их структуру.

Определение. Действия, упрощающие математическое или графическое изображение САР (структуры) или упрощающие последующий анализ динамических свойств САР, называются структурными преобразованиями.

Различают несколько типовых упрощающих действий:

• замена цепи из последовательно соединенных звеньев эквивалентным звеном;
• замена цепи из параллельно соединенных звеньев эквивалентным звеном;
• замена цепи с местной обратной связью эквивалентным звеном;
• замена цепи с местной обратной связью на единичною обратную связь;
• перенос точек включения обратной связи “вперед”- “назад”;
• перенос точек суммирования или ветвления “вперед”- “назад”.

4.1 Замена цепи из последовательно параллельно соединенных звеньев

Цепь преобразований: Получить эквивалентную передаточную функцию:

Запишем ряд очевидных равенств:

Перемножим, соответсвенно правые и левые части этих равентсв:

Эквивалентная передаточная функция:

Эквивалентная логарифмическая амплитудная характеристика ЛАХ:

Если каждое из звеньев имеет передаточную функцию в виде , где у свободный член равен 1, а у свободный член = 0, то

Пример 1.

Заменить последовательные звенья структуры на рисунке 4.1.2 эквивалентным звеном и построить его логарифмическую амплитудную характеристику.

Для начала вполним расчет эквивалентной передаточной функции по формуле 4.1:

Если подставить вместо символьных коэффициентов их значение (см. рисунок 4.1.3) эквивалентаня передаточная функция примет вид:

Выполним аналогичное преобразование с помощью блока «Построение передаточных функций«. На рисунке 4.1.3 представлена схема модели в которой выполняется расчет эквивалентной передаточной функции для трех последовательных звеньев.

Численные значения коффициентов задаются в скрипте программы в секции констант, а затем используются в столбце формула, для свойств блоков — звеньев на схеме (красные прямоугольники на рис. 4.1.3). Блок «Построение передаточных функций» выполняет расчет коэффициентов, и результаты рассчета совппадают с аналитическим решением (зеленые прямоугольники на рис. 4.1.3).

Можно так же построить ЛАХ данной системы из трех звеньев, если сообразить, что на схема 4.1.2 испольуются блоки «Апереодическое звено первого порядка» и «Инерционно-дифференцирующее звено», которые мы рассматривали в соотвествующих лекциях ранее. Для каждого блока мы можем построить ЛАХ, используя формулы для точек перегиба функций, как это было показано ранее, а затем графически сложить для получения эквивалентной согласно формуле 4.4. Решение представлено на рисунке 4.1.4

Проверим графическое аналитическое решение построекнием ЛАХ с помощью блока «Построение частотных характеристие«. На рисунке 4.1.5 Представлена расчетная схема из трех последовательных звеньев и еквивалентное звено. Для каждого блока построена ЛАХ, и мы видим что точки перегиба и углы наклона функции совпадают.

4.2. Замена цепи из параллельно соединенных звеньев эквивалентным звеном

Выходное значение является сумммой выходов из всех звеньев (см. рис. 4.2.1):

Запишем ряд очевидных равенства для передаточных функций:

Найдем эквивиалентную АФЧХ, подставляя вместо значение :

Модуль АФЧХ эквивалентной передаточной функции:

Фазовый сдвиг для эквивалентной передаточной функции:

где занчения m, зависит от положения вектора АФЧХ на векторной плоскости:

если вектор находится в 2 и 3 квадрантах комплексной плоскости,

если вектор находится в 1 и 4 квадрантах комплексной плоскости.

Логарифмическая амплитудная характеристика:

Наиболее простые соотношения имеют место для переходной и весовой эквивалентных функций:

Последовательное и параллельное соединение звеньев в значительной степени похожи на аналогичные соединения в электротехнике, гидравлики, и т.д.

Пример 2

Заменить паралельные звенья структуры на рисунке 4.2.2 эквивалентным звеном .

Согласно формуле 4.6 получим выражения для эквивалентной функции:

где значения многочлена числителя получаются путем приведения к общему знаменателю:

При подстановке численных значений коэффициентов с рисунка 4.2.2 получаем следующее значение эквивалентной передаточной функции:

Точно такое же значение получится при исползовании блока «Построение передаточных функций«, для автоматически построения функций. Для сравнения построим переходный процесс для параллельных звеньев и эквивалентного звена:

4.3 Цепь с обратной связью

Определение Связь выходного сигнала системы с входным, при которой отклонение выходного сигнала системы (т.е. объекта) вызывает соответствующее изменение ее входного сигнала, называется обратная связь.

Цепь с обратной связью имеет следующий структурный вид:

Определение: если обратная связь охватывает только часть цепи или одно звено, то такая связь называется местная обратная связь.

Если занчение сигнала обратной связи вычитается из входного сигнала, то такая связь называется отрицательной и может обозначатся на схема как «сравнивающее устройство» или просто знаком минус (см. рис. 4.3.2):

Если заначение сигнала обратной связи складывается с входным сигналом, то такая связь называется положительной, и обозначается знаком + (см. рис. 4.3.3).

Рассмотрим преобразование на примере отрицательной обратной связи см. рис. 4.3.4, которую нужно преобразовать в одно звено с эквивалентной передаточной функцией:

На выходе из блока «Сравнивающее устройство» получается рассогласование:

Выполним преобразования в изображениях обходя структуру по контору:

Эквивалентная передаточная функция для отрицательной обратной связи:

Для положительной обратной связи преобразование аналогичные, за исключением знака обратной связи для величины «рассогласование» тогда выражение эквивалентной функции для положительной обратаной связи по аналогии:

Можно так же записать общее выражение для системы с обратной связью:

где: знак » » — для отрицательной обратной свзязи, а знак » » — для положителеной

Как правило в регуляторах используется отрицательная обратная свзязь.

Опредление: обратная связь у которой значение сигнала выхода передается непосредственно на вход без передаточного зена, назвается единичная обратная связь.

В случае когда обратная связь единичная выражение для эквивалентной функции принимает вид:

Для единичной отрицательной обратной связи изображенной на рисунке 4.3.5 эквивалентная функция:

Пример 3

Заменить звено с обратной связью структуры на рисунке 4.3.6 эквивалентным звеном.

Согласно формуле 4.13

Подставляя значения коэффициентов с рисунка 4.3.6 получаем следующие выражение передаточной функции:

4.3.1. Замена звена с местной обратной связью на единичную

Существуют два способа замены местной обратной связи на единичную:

Способ 1. Добавление последовательного звена после обратной связи, таким образом, что бы общая передаточная функция не изменилась (см. рис. 4.3.8):

Исходная передаточная функция согласно формулы 4.13:

Общая передаточная функция новой системы получается по формуле 4.1 для последовательных звенье, где первая часть это формула звена с единичной обратной связью, а вторая часть — новая неизвестная передаточная функция Z(s) см. рис. 4.3.8:

Приравнивая получаем выражение для добавленного звена:

Cпособ 2. Добавление звена в контур до обратной связи так, что бы обратная единичная связь охватывала все звенья (см. рис. 4.3.9):

Исходная передаточная функция согласно формулы 4.13:

Эквивалентаня функция для преобразованной схемы по формуле для последовательных звеньев 4.1 и для единичной обратной связи 4.15:

Приравнивая получаем выражение для добавленного звена:

4.3.2. Перенос места обратной связи “вперед” или “назад”

Перенос обратной связи вперед. Исходная и эквивалентная САР представлены на рисунке 4.3.10

Эквивалентная функция для исходной системы получим используя формулы для звена с обратной связью 4.13 и последовательного соединения 4.1:

Эквиваланетная функция для преобразованной системы:

Перенос обратной свзяи назад. Исходная и эквивалентная схемы представлены на рисунке 4.3.11

Аналогично запишем уравнения для обоих систем и определим значение добавленной передаточной функции:

4.4. Перенос точек суммирования “вперед” или “назад”

Такие преобразования достаточно просто илюстирируются графически.

На рисунке 4.4.1 перенос точки суммирования вперед:

На рисунке 4.4.2 перенос точки суммирования назад:

4.5. Перенос точек ветвления “вперед” или “назад”

На рисунках 4.5.1 и 4.5.2 представлены схемы переноса точек ветвления вперед и назад соответвенно:

Данные рисунки очевидны и не требуют дополнительных комментариев. Иногда этот прием называется “перенос внешнего воздействия”.

Как всегда, примеры разобранные в лекции можно взять по ссылке здесь.