Simulink中，斜率（或梯度）限制是如何实现的

baoshijie

大家好，我是王浮生不怕生，本文我们介绍下simulink中斜率限制是如何实现的。

斜率（或梯度）限制，是模型开发中非常常用的功能，可以有效的防止数据的突变。

在simulink的Discontinuous库中有两个模块可以实现，可以根据需要选择。



当然，如果了解了斜率限制的原理，也可以根据使用需求自己开发专属的模型库。

假设输入信号为u，输出信号为y，斜率控制是按下述数学关系完成的：



Lo、Up分别为为输入信号u的最小、最大变化率。

通过上式，可以将输入信号u的变化率控制在Lo与Up之间，进而完成信号的梯度限制。

Rate Limiter Dynamic模块内部的计算逻辑如下图所示。



上图中，TS用于获取计算步长，变化率的上下限分别定义为Up*Ts以及Lo*Ts，将限制后的变化率加上Yk-1即可得到梯度限制的输出。

理解上述原理之后，我们可以基于自身的使用习惯或开发团队的需求开发相应的梯度限制模块。

如下图为带使能信号的斜率限制，可以根据控制需要选择是否开启梯度限制。



输出如下：当E未使能时，对输入信号u无梯度限制，当E使能后，对输入信号u的下降梯度进行了限制。



同时还可以根据需求增加限制标志位、限制重置等信号。