主要内容

使用模型减速器应用程序减少模型顺序

实例展示了如何在保留重要动态的同时降低模型顺序减速器模型这个例子说明了平衡截断方法,该方法根据状态对系统响应的能量贡献来消除状态。

开放模型减速器与建筑模型

本例使用了洛杉矶大学医院大楼的模型。该建筑有八层,每层都有三个自由度:两个位移和一个旋转。这些位移中的任何一个的输入-输出关系都表示为48状态模型,其中每个状态表示一个位移或其变化率(速度)。加载建筑模型并打开减速器模型用这个模型。

负载building.matmodelReducer (G)

在数据浏览器中选择模型,以在Preview部分中显示关于模型的一些信息。双击模型以查看更详细的信息。

打开平衡截断选项卡

减速器模型有三种模型约简方法:平衡截断、模式选择和极点/零化简。本例中,单击平衡截断

减速器模型打开平衡截断标签,并自动生成一个降阶模型。上图在频域比较了原始模型和简化模型。底部的图表显示了每个状态的能量贡献,其中状态从高能量到低能量进行了分类。简化模型的顺序为14,在柱状图中突出显示。在简化模型中,所有能量贡献小于此状态的状态都被丢弃。

计算多重逼近

假设您希望保留模型响应的第一、第二和第三个峰值,分别在5.2 rad/s、13 rad/s和25 rad/s左右。尝试其他模型订单,看看是否可以用较低的模型订单实现这一目标。计算一个5阶和10阶近似在以下方式之一:

  • 减少模型订单文本框,输入10 [5]

  • 在状态贡献图中,单击状态5和状态10的条形图。

减速器模型计算两个新的降阶模型,并将它们与原始模型一起显示在响应图上G.要更仔细地检查这三个峰值,请放大相关频率范围。十阶模型成功地捕捉到了三个峰,而五阶模型只能逼近前两个峰。(有关缩放和与分析图的其他交互的信息,请参见在模型减速器应用程序中可视化降阶模型.)

比较不同可视化的简化模型

除了三个模型的频响图,减速器模型让您检查原始模型和简化模型之间的绝对和相对误差。选择绝对误差图看看建筑和简化模型之间的区别。

五阶简化模型在前两个峰的频率区域误差最大为-60dB,小于30 rad/s左右。频率越高,误差越大。十阶简化模型在所有频率上的误差都较小。

在数据浏览器中创建简化模型

通过单击将缩减的模型存储在数据浏览器中创建简化模型.5阶和10阶约简模型以名称出现在数据浏览器中GReduced5而且Greduced10

您可以继续更改模型缩减参数并生成额外的缩减模型。当你这样做的时候,GReduced5而且Greduced10在数据浏览器中保持不变。

专注于特定频率的动态

默认情况下,平衡截断减速器模型保持直流增益,匹配原始模型和简化模型的稳态响应。清除保持直流增益复选框以更好地近似高频动态。减速器模型计算新的简化模型。降低了高频区域的误差,代价是低频区域的误差略有增加。

还可以将平衡截断集中在特定频率区间的模型动态上。例如,只近似建筑模型的第二个峰值在13 rad/s左右。首先,选择模型响应图看模型的波德图。然后检查关注范围复选框。减速器模型仅在突出显示的频率间隔内分析状态贡献。

您可以拖动边界以交互方式更改频率范围。当你改变频率间隔时,汉克尔奇异值图反映了状态能量贡献的变化。

进入频率限制22 [10]进入旁边的文本框关注范围.五阶简化模型捕捉了基本的动态。在这个频率范围内,十阶模型与原始建筑模型具有几乎相同的动态。

可选地,通过单击将这些附加模型存储在数据浏览器中创建简化模型

比较时域模型

可以将存储的简化模型的时域响应与原始模型的时域响应进行比较情节选项卡。在数据浏览器中,控制单击选择要比较的模型,GGReduced5,GReduced10.然后,单击一步减速器模型使用所有三个模型创建一个步骤图。

放大这幅图的瞬态行为可以看出GReduced10很好地捕捉了原始模型的时域行为。然而,的反应GReduced5约3秒后偏离原型号。

用于进一步分析的导出模型

将简化后的模型与原模型在时域和频域上的比较表明GReduced10充分捕捉兴趣的动态。导出该模型到MATLAB®工作空间进行进一步分析和设计。在减速器模型选项卡上,单击出口模式.清除的复选框G而且Greduced5,并单击出口出口Greduced10

Greduced10在MATLAB工作空间中以状态空间(党卫军)模型。

另请参阅

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