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Simulink中步长,控制周期,和采样频率之间的关系

2023-04-05 22:00 作者:举人狗剩  | 我要投稿

步长:

    步长:步长在Simulink上方“Model Configratuon Parameters”中设置,是Matlab求解微分方程的Δt的大小,如果是变步长,Matlab会不断迭代缩小步长,直到结果满足误差要求;如果是定步长,就可以自己设置步长的大小。

步长设置

    仿真补偿模式

    定步长仿真:求解器按照固定步长来进行仿真,这个步长可以根据系统的精度来进行设置。步长越小,精度越高,采样步长就越多,仿真一次需要的时间就越长。

    变步长模式可以在仿真的过程中改变步长,提供误差控制和过零检测,变步长系统Matlab会不断迭代缩小步长,直到结果满足误差要求为止,具体的采样点的个数有误差精度来决定。

    总体来说,步长反应的时系统描述的精度,步长越小,系统的精度越高,反映在曲线上就是曲线采样点越多,曲线越平滑。用硬件的思想来理解的话,这个步长可以等效为主频,即每一个步长周期等效为处理器的时钟周期。

控制周期

    这个问题在搭建控制系统模型仿真中会遇到,模拟负责控制的单片机发指令,隔一段时间发一次指令,因此就有了控制周期,也可以用控制频率表示。表示完成一次控制所需要的时间,比如对于电机的FOC控制来说,电机的控制周期就是进行一次矢量控制的时间,即控制周期等于开关管的开关频率。

模块采样时间

    既然是模块的采样时间,那么该系统一定是个离散系统。采样是数据更新的时间,控制的核心是反馈,控制器需要系统的输出才能给出下一步的控制指令,但是系统输出是一个连续信号,但是我们需要的是一个离散信号,因此在测量时就涉及到采样频率,也就是我多久测量一次系统的输出。同样以上述电机为例,这个采样时间可以理解为电机三相相电流的采样周期。值得注意的是,采样周期要小于控制周期,这样才能保证系统稳定运行。当你的系统如果用到了电气元件,就需要在仿真中配置Powergui模块。powergui的采样时间,指的是整个电气模型的数据更新时间长短,具体来说指的是电气信号的采样时间,比如电源。powergui的采样时间越短,则说明Simulink描述电气模型描述的越准确。同时powergui的设置是不影响非电气信号的,两个或两个以上的采样时间设置,若同时作用在同一个模块上,以最大的为准。

powergui设置

三者关系:

一般来说,步长<采样周期<控制周期 且最好是整数倍关系
因为步长是Simulink算一步的时间,(有点像cpu的主频)所以必然是最小的,采样周期比控制周期小是因为了控制是基于反馈而来的,而且采样周期小可以额外添加滤波器消除噪声。

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