• Регистрация
BadBishopGoodRook
BadBishopGoodRook 0.00
н/д

Корректное оформление минимизируемого функционала для Response Optimization

Дорогие друзья!
Рассматривается нелинейная система с двумя входами и двумя выходами с перекрёстными связями. Необходимо настроить два ПИД регулятора так, чтобы отклик на ступенчатое изменение уставки по обоим входам отвечал критерию оптимальности. Критерий оптимальности я записываю в функцию стоимости, например, пусть это будет интеграл абсолютного значения ошибки. Параметрами оптимизации является вектор К = [Kpx Kix Kdx Kpy Kiy Kdy] <- коэффициенты двух ПИДов. Моя первая попытка была использование fmincon с ограниченичем для всех элементов К>=0, однако функция выбирает очень мелкие шаги и ищет минимум где-то очень близко к начальным условиям. Выбор пал на Response Optimization тулбокс.
В качестве DesignVariables я выбираю все элементы К поочерёдно, при этом создается структура DesignVars с шестью элементами, у каждого кроме всех прочих есть поле Value. Далее я указываю свою функцию стоимости в качестве пользовательского сценария. Отмечаю входы/выходы. Краткий псевдокод для функции стоимости такой:

J = function(DesignVars, <ряд переменных для воркспейса модели в Simulink>) 

Kpx=DesignVars(i,j).Value; <- i, j потому, что элементы К сортируются по алфавиту, такая же строка для остальных элементов К.

simOut=sim('model',...) <- запуск модели с текущим воркспейсом, на выходе значения на двух выходах и соответствующие уставки

ex=simOut.refx - simOut.x;

ey=simOut.refy - simOut.y;

J=(sum(ex,'all') + sum(ey,'all'))*ts; <- вычисление интеграла, ts - шаг по времени

end

Жму "оптимизировать". Выскакивает ошибка, что я обращаюсь к несуществующему полю Value, а когда я обращаюсь к элементам DesignVars как DesignVars(i,j).Value, мне говорится про то, что индекс вне диапазона.

Я понимаю, что, вероятно, моё описание так себе, но я думаю, что я делаю какую-то концептуальную ошибку в оформлении этой функции стоимости. Я смотрел в документации о том, как написать правильный код функции стоимости https://www.mathworks.com/help/sldo/ug/writing-a-custom-cost-function.html?s_tid=srchtitle
но пример там приведён довольно простой, хотя обращение к полю Value тоже есть. 
Пожалуйста, посоветуйте какой-нибудь материал почитать, как подойти к этой проблеме правильно, если я что-то слишком поверхностно описал, пишите. 

Теги

    18.08.2020

    Ответы

    • kurguz
      kurguz+270.00
      19.08.2020 19:32

      Почему бы GUI не использовать? Нужно именно кодом сделать?

      • BadBishopGoodRook
        BadBishopGoodRook0.00
        19.08.2020 21:15

        Что, если я хочу использовать не встроенный функционал с интегралом квадрата ошибки (если я правильно помню), а другие индексы типа ITAE

        • kurguz
          kurguz+270.00
          20.08.2020 19:28

          Хммм, не могу сейчас представить, где вы увидели квадрат ошибки, потому что во встроенном функционале все устроено чуть сложнее. Первый раз хорошо начинать с Responce Optimization App, это сэкономит кучу времени. Как минимум в приложении можно накликать какой-нибудь вариант оптимизации, и сгенерировать из этого MATLAB-код. Это гораздо быстрее, чем разбираться в классах по документации, и писать вручную. Там же можно задать пользовательскую функцию стоимости.

          • BadBishopGoodRook
            BadBishopGoodRook0.00
            20.08.2020 22:36

            https://www.mathworks.com/help/sldo/ug/how-the-optimization-algorithm-formulates-minimization-problems.html раздел tracking problem. Минимизируемый функционал - интегральная l2 норма ошибки.

            Вот и вопрос мой, как правильно сформулировать функцию стоимости для этого тулбокса, если я хочу внести некоторые другие переменные в функцию стоимости, например, квадрат управляющего сигнала, который является одним из полей структуры simOut

            • kurguz
              kurguz+270.00
              20.08.2020 23:22

              Здесь описано создание пользовательских требований: 

              https://www.mathworks.com/help/releases/R2020a/sldo/ug/design-optimization-to-meet-a-custom-objective-using-the-gui.html#d120e15242

              Окно Custom Requirements выбрасывает сразу в шаблон кода, который нужно заполнить. Только для работы с кастомным сигналом вместо этого

              Ac = data.DesignVars(1);
              objective = Ac.Value;

              должно быть что-то такое:

              t = data.Nominal.BadBishopSignal.Time;
              y = data.Nominal.BadBishopSignal.Data;
              
              % какая-то функция
              objective = sum((y.^2).*t);

               

              • BadBishopGoodRook
                BadBishopGoodRook0.00
                21.08.2020 06:56

                И ещё: как соотнесется написанный мной функционал со встроенным при использовании check against the reference? 

                • kurguz
                  kurguz+270.00
                  21.08.2020 19:24

                  если вы про Simulink-блок, то ничего не изменится, он по-прежнему будет выдавать предупреждения, если сигнал вне диапазона.

              • BadBishopGoodRook
                BadBishopGoodRook0.00
                21.08.2020 06:49

                Спасибо большое! Объясните, если не сложно, в трех словах поля data: почему nominal, что если у 'у' несколько полей, и нет поля Data, a есть Value? Или так не может быть? 

                • kurguz
                  kurguz+270.00
                  21.08.2020 19:23

                  y - это вектор, и поэтому у него не может быть полей

                Ближайшие события