2026a

# ncfmargin


计算被控对象-控制器反馈回路的归一化互质稳定裕度

函数库: TyRobustControl

# 语法

Marg,Freq = ncfmargin(P,C)
Marg,Freq = ncfmargin(P,C,Sign)
Marg,Freq = ncfmargin(___,Tol)

# 说明

Marg,Freq = ncfmargin(P,C) 返回控制器 C 和被控系统 P 组成的多变量反馈回路的归一化互质稳定裕度,该指标反映了控制系统对非结构化扰动的鲁棒性。一般来说,该值大于 0.3 表示较好的鲁棒稳定性裕度。


Marg,Freq = ncfmargin(P,C,Sign) 指定计算稳定裕度时的反馈连接的符号。默认情况下,Sign = -1 代表负反馈控制回路。Sign = 1 表示正反馈连接。


Marg,Freq = ncfmargin(___,Tol) 以指定的相对精度计算归一化互质稳定裕度。

# 示例

计算间隙度量和稳定裕度

指定一个系统和稳定控制器,然后计算控制系统的稳定裕度:

using TyRobustControl
using TyControlSystems

P1 = tf([1,2],[1,5,10]);
C = tf(4.4,[1, 0]);
b1,_ = ncfmargin(P1,C)
(0.19592021492326078, 0.0)

接下来计算 与扰动系统 之间的间隙和 ν 间隙:

P2 = tf([1,1],[1,3,10]);
gap,nugap = gapmetric(P1,P2)
(0.1395087890625, 0.13906038661994538)

由于稳定裕度 大于两系统之间的间隙 gap,因此 同样能稳定控制 。根据间隙度量与稳定裕度内的分析,稳定裕度 满足不等式 ,现验证计算结果是否满足不等式:

b2,_ = ncfmargin(P2,C);
[asin(b2) asin(b1)-asin(gap)]
1×2 Matrix{Float64}:
 0.0995688  0.0572304

# 输入参数

P - 输入系统
动态系统模型

输入系统,指定为动态系统模型(例如 StateSpace 模型),但不可指定为 FRD 模型或时延系统模型。

数据类型: LTISystem

C - 控制器
动态系统模型

控制器,指定为动态系统模型(例如 StateSpace 模型)。C 可以指定为 SISO 或 MIMO 模型,前提是保持 的输入和输出个数相同。C 同样可以指定为连续或离散系统。

默认情况下,ncfmargin 假设 P 和 C 之间采用负反馈连接。如果需要计算正反馈闭环系统的稳定裕度,请将 Sign 指定为 1。

数据类型: LTISystem

Sign - 反馈标志
-1 (默认) | 1

反馈连接的符号,指定为 -1 或 1,默认值 -1 代表负反馈控制回路,1 代表正反馈控制回路。

数据类型: Int

Tol - 相对精度
0.001 (默认) | 小于 1 的正实数

裕度的相对精度,指定为小于 1 的正实数,默认值为 0.001(即 0.1% 精度)。

数据类型: Real

# 输出参数

Marg - 归一化互质鲁棒稳定裕度
正实数

归一化互质鲁棒稳定裕度,也被称为间隙度量稳定裕度,指定为 0 到 1 之间的正实数,是闭环对非结构性扰动的鲁棒性指标。对于负反馈控制结构,其定义为

大于 0.3 的值通常代表良好的鲁棒稳定性裕度。如果闭环系统不稳定,则返回 0。 是指从系统输入和输出的干扰到控制器输入和输出的信号增益。

数据类型: Real

Freq - 裕度所在频率
状态空间模型

裕度 Marg 所在的频率,指定为正实数。如果闭环系统不稳定,则返回 NaN。

数据类型: Real

# 更多信息

稳定裕度与间隙度量

稳定裕度 与间隙度量有关,它给出了两个 LTI 系统之间距离数值 (详细信息,请参见 gapmetric)。

间隙度量和 ν 间隙度量满足以下鲁棒性能约束:

约束条件的含义:假设标称系统 由控制器 稳定,稳定裕度为 。那么,如果 受到扰动并分别转换成 ,稳定裕度的降低幅度满足上述约束条件。

ν 间隙值一般小于等于间隙值,因此其对于鲁棒稳定性裕度的预测结果更严谨。

# 提示

ncfmargin 默认负反馈回路控制系统,而 ncfsyn 设计的控制器默认适用于正反馈回路。因此如果利用 ncfsyn 设计的控制器计算裕度,请使用 marg,freq = ncfmargin(P,C,1)

# 另请参阅

ncfsyn | diskmargin | gapmetric