周波数応答のオフライン推定

Simulink^® モデルの周波数応答の推定、周波数領域の特性の調査、線形化の検証

Simulink Control Design™ ソフトウェアには、Simulink でモデル化されたシステムの周波数応答をモデルを変更せずに推定するために、コマンドラインツールとグラフィカルなモデル線形化器アプリの両方が用意されています。推定された応答を使用して、正確な線形化結果を検証し、線形モデルのダイナミクスを解析し、あるいはパラメトリックモデルを推定することができます。周波数応答推定の詳細については、周波数応答推定の基礎を参照してください。

周波数応答の推定では、対象の周波数でモデルを励起するために、線形入力ポイントで入力信号が必要になります。詳細については、推定用の入力信号を参照してください。

グラフィカルツール

モデル線形化器	Simulink モデルの線形化
線形化マネージャー	Manage linear analysis points and block linearizations

関数

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周波数応答の推定

推定

`frestimate`	Simulink モデルの周波数応答の推定
`frestimateOptions`	周波数応答推定のオプション

入力信号

`frest.Sinestream`	一連の正弦波を含む入力信号
`frest.createFixedTsSinestream`	固定サンプル時間の Sinestream 入力信号
`frest.Chirp`	スイープ周波数の余弦入力信号
`frest.PRBS`	2 値疑似乱数列入力信号 (R2020a 以降)
`frest.Random`	乱数入力信号
`frest.createStep`	ステップ入力信号の作成

シミュレーションと解析

`frest.simCompare`	非線形および線形モデルの時間領域シミュレーションのプロット
`frest.simView`	周波数応答モデルの時間領域および周波数領域でのプロット
`getSimulationTime`	周波数応答推定のシミュレーションの最終時間

時変ソースとパスの依存関係

`frest.findSources`	時変ソースブロックを特定します。
`frest.findDepend`	モデルのパス依存関係のリスト

ブロック

PRBS Signal Generator	Generate PRBS input signal for plant frequency response estimation (R2024a 以降)
Sinestream Signal Generator	Generate sinestream input signal for plant frequency response estimation (R2024a 以降)
Start-Stop Generator	Generate start-stop signal used by signal generation, estimation, and autotuning blocks (R2024a 以降)

チェック

Identify time-varying source blocks interfering with frequency response estimation

トピック

周波数応答推定の基礎

周波数応答推定の基礎

周波数応答は、正弦波入力に対するシステムの定常状態応答を表します。Simulink Control Design を使用して、モデルの周波数応答の推定や、物理プラントのオンライン推定の実行ができます。
推定された周波数応答の解析
周波数応答の推定を実行する際は、生のシミュレートされた応答と、その推定された周波数応答への変換に使用された FFT を調べることにより、結果を解析することができます。

推定用の入力信号

推定用の入力信号

周波数応答の推定では、ソフトウェアが入力信号を挿入して応答を測定します。sinestream やチャープ信号などの事前定義された信号タイプを使用するか、任意の入力信号を作成することができます。
- sinestream 入力信号
- チャープ入力信号
- PRBS 入力信号
- 推定用の入力信号の変更

信号生成ブロックを使用した推定

Use Sinestream Signal Generator Block for Offline Frequency Response Estimation
Estimate frequency responses offline using the Sinestream Signal Generator block. (R2024a 以降)
Generate PRBS Input Signals Using PRBS Signal Generator Block
Estimate frequency responses offline using the PRBS Signal Generator block. (R2024a 以降)
Use Start-Stop Generator and PRBS Signal Generator Blocks for Estimation at Multiple Operating Points
Perform frequency response estimation at multiple operating points using Start-Stop Generator and PRBS Signal Generator blocks. (R2024a 以降)
Measure Boost Converter Output Impedance Using Signal Generator Blocks
Use the Sinestream Signal Generator and PRBS Signal Generator blocks to create input signals to measure the output impedance of a boost converter through an offline frequency response estimation experiment. (R2024a 以降)

ノイズと時変入力

周波数応答の推定中にノイズ源を無効にする
ノイズ源は、線形化出力ポイントでの信号を妨げ、推定結果が不正確になる可能性があります。
Signal Processing Toolbox を使用したノイズがある周波数応答モデルの推定
Signal Processing Toolbox™ ソフトウェアを使用して周波数応答モデルを推定することもできます。ソフトウェアには、ウィンドウ処理と平均化が含まれます。
System Identification Toolbox を使用したノイズがある周波数応答モデルの推定
System Identification Toolbox™ ソフトウェアを使用して周波数応答モデルを推定することもできます。
周波数応答推定に対する時変ソースブロックの影響
時変ソースブロックは、線形化されたシステムの操作点からモデルを離すため、応答は定常状態に達することができません。

線形化の検証

モデル線形化器を使用した周波数領域における線形化の検証
非線形モデルの周波数応答を推定し、その結果を線形化されたモデルの応答と比較することで、線形化の結果の精度を評価できます。
コマンドラインを使用した周波数領域における線形化の検証
非線形モデルの周波数応答を推定することにより、コマンドラインで線形化の結果の精度を評価できます。
時間領域における線形化の検証
非線形モデルと線形化したモデルのシミュレートされた出力を比較して、線形化の結果の精度を評価できます。

コード生成

繰り返しまたはバッチ処理による周波数応答推定用の MATLAB コードの生成
モデル線形化器を使用して、周波数応答推定のための MATLAB^® スクリプトまたは関数を生成します。

トラブルシューティング

推定速度とメモリの管理

推定時間とメモリ要件を低減して、周波数応答推定のパフォーマンスを改善します。
- 並列計算を使用した周波数応答推定の高速化
周波数応答推定のトラブルシューティング
推定された周波数応答が予想したシステムの動作に一致しない場合、時間領域および周波数領域の応答プロットを使用して結果を改善することができます。