LTI System

Verwendung zeitinvarianter Systemmodellobjekte in Simulink

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  • LTI System block

Bibliotheken:
Control System Toolbox

Beschreibung

Der Block LTI System importiert lineare Systemmodellobjekte in die Simulink®-Umgebung. Sie legen das zu importierende LTI-Modell im Parameter LTI system variable fest. Sie können jeden Typ echter, linearer, zeitinvarianter dynamischer Systemmodelle importieren. Wenn das importierte System ein Zustandsraummodell (ss) ist, können Sie die Werte für den Anfangszustand im Parameter Initial states angeben.

Beispiele

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In diesem Beispiel verwendet:

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Das LTISystemBlockSimulation-Modell zeigt, wie Sie einen LTI System-Block verwenden, um die Antwort einer SISO-Transferfunktion auf eine Sprungeingabe zu simulieren.

Um ein Modell für den LTI System-Block anzugeben, setzen Sie den Blockparameter LTI system variable auf einen der folgenden Werte:

  • Den Variablennamen eines LTI-Modells im MATLAB®-Workspace oder Modell-Workspace, wie beispielsweise sys.

  • Einen MATLAB-Ausdruck, der ein LTI-Modell ausgibt, wie beispielsweise tf(1,[1 1]).

Beispielsweise können Sie ein Zustandsraummodell (ss), ein Null-Polstellen-Verstärkungsmodell (zpk) oder ein Transferfunktionsmodell (tf) angeben. Sie können SISO- oder MIMO-Modelle sowie zeitkontinuierliche oder zeitdiskrete Modelle simulieren.

Im LTISystemBlockSimulation-Modell ist der Parameter LTI system variable ein MATLAB-Ausdruck tf(1,[1 2 5]), der eine zeitkontinuierliche SISO-Transferfunktion erstellt. Wenn das angegebene System ein Zustandsraummodell (ss) ist, können Sie die Werte für den Anfangszustand im Parameter Initial states angeben.

Simulieren Sie das Modell und untersuchen Sie das Ergebnis im Scope.

Dieses Beispiel simuliert die Systemantwort auf eine Stufeneingabe bei t = 2 s. Verwenden Sie den LTI System-Block, um ein LTI-Modellobjekt an einer beliebigen Stelle im Simulink-Modell zu importieren, um die Antwort des linearen Systems auf eine beliebige Eingabe zu simulieren.

In diesem Beispiel verwendet:

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Dieses Modell zeigt, wie Sie einen LTI System-Block verwenden, um ein lineares MIMO-System in Simulink® darzustellen.

Der LTI System-Block weist einen Eingang und einen Ausgang auf, auch wenn Sie ein MIMO-Modell für den Block angeben. In diesem Fall werden der Block-Eingang und -Ausgang Vektorsignale. Beispielsweise verwendet das Modell LTISystemBlockMIMO einen LTI System-Block, um eine MIMO-Regelstrecke in einem Regelsystem darzustellen.

In diesem Modell ist das im Block angegebene LTI-System Gm, ein Transferfunktionsmodell mit 2 Eingängen und 2 Ausgängen, das im Modell-Workspace gespeichert ist. Ein Mux-Block kombiniert die zwei Reglerausgänge in ein Vektorsignal für den LTI System-Blockeingang. Ähnlich hierzu trennt der Demux-Block den Vektorausgang des LTI System-Blocks in zwei skalare Signale.

Simulieren Sie das Modell und untersuchen Sie das Ergebnis im Scope.

Dieses Beispiel simuliert die Antwort eines geschlossenen Regelkreises auf eine Stufe bei t = 50 s als erste Eingabe und eine Stufe bei t = 150 s als zweite Eingabe. Sie können den LTI System-Block an jeder Stelle nutzen, an der Sie ein LTI-System in ein Simulink-Modell einfügen möchten.

Ports

Eingänge

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Bei einem LTI-System mit einem Eingang ist das Eingangssignal ein Skalar. Bei Systemen mit mehreren Eingängen kombinieren Sie die Systemeingänge zu einem Vektorsignal, indem Sie Blöcke verwenden, wie z. B.:

Ausgänge

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Bei einem LTI-System mit einem Ausgang ist das Ausgangssignal ein Skalar. Bei einem System mit mehreren Ausgängen ist das Ausgangssignal ein Vektor. Um Systemausgänge in skalare Signale aufzuteilen, verwenden Sie Blöcke wie:

Parameter

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Verwenden Sie den Property Inspector, um die Blockparameter interaktiv zu bearbeiten. Wählen Sie in der Werkzeugleiste Simulink auf der Registerkarte Simulation in der Galerie Prepare Property Inspector aus.

Geben Sie das lineare System für den Block als MATLAB®-Ausdruck oder als Variable im MATLAB-Workspace, im Modell-Workspace oder in einem Data Dictionary an. Das Modell kann vom Typ SISO oder MIMO sein.

Die meisten linearen, zeitinvarianten dynamischen Systemmodelle werden unterstützt, außer:

  • Frequenz-Antwort-Datenmodelle, wie z. B. frd- und genfrd-Modelle.

  • Nichtlineare identifizierte Modelle, wie z. B. idnlarx.

  • Modelle mit nicht modellierter Dynamik, wie z. B. udyn.

Das angegebene Modell muss passend sein (siehe isproper).

Das Modell kann entweder zeitkontinuierlich oder zeitdiskret sein. Wenn sich der LTI system-Block in einem Simulink-Modell mit synchroner Zustandssteuerung (siehe den Block State Control (HDL Coder)) befindet, müssen Sie ein zeitdiskretes Modell angeben.

Simulink konvertiert das Modell vor der Initialisierung der Simulation in sein Zustandsraum-Äquivalent.

Falls das lineare System in Form eines Zustandsraums vorliegt, geben Sie die anfänglichen Zustandswerte als Vektor mit so vielen Einträgen an, wie das System Zustände hat. Wenn Sie einen skalaren Wert angeben, wendet der Block diesen Wert auf jeden Zustand des Systems an. Der Standardwert [] setzt alle Zustände auf Null.

Das Konzept des Anfangszustands ist für lineare Systeme, die nicht in Form eines Zustandsraums vorliegen, nicht gut definiert, wie z. B. Transferfunktionen oder Null-Polstellen-Verstärkungsmodelle. Bei solchen Modellen hängt der Anfangszustand von der Wahl der Zustandskoordinaten ab, die der Realisierungsalgorithmus verwendet. Daher ignoriert der Block diesen Parameter bei solchen Modellen.

Legt die Ordnung der Padé-Approximation für Linearisierungsroutinen fest.

  • Der Standardwert ist 0; dies ergibt eine Einheitsverstärkung ohne dynamische Zustände.

  • Wenn Sie die Ordnung auf eine positive ganze Zahl n setzen, werden Ihrem Modell n Zustände hinzugefügt; das Modell der Verzögerung wird jedoch präziser.

Verwenden Sie einen Vektor aus positiven ganzen Zahlen, um für jeden Eingangskanal eine andere Ordnung festzulegen.

Erweiterte Fähigkeiten

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C/C++ Codegenerierung
Generieren von C und C++ Code mit Simulink® Coder™.

Versionsverlauf

Eingeführt vor R2006a

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Siehe auch