Matlab：如何在Simulink中对tf系统应用低通滤波器以实现更快的评估

Question

我有一个机械振动系统，由一个 n x n 矩阵和传递函数 tf( ... ) 定义。

W = minreal( [  tf( ... ) ... tf(...) ; ... ; tf( ... ) ... tf(...)  ];

在下面的图中，您可以看到一些选定的频率响应。它显示了高频不规则性。 当我将这个系统与其他高阶系统结合在Simulink中时，所需的步长必须非常低，否则我的系统就不稳定。然后模拟时间非常长，这使得验证我的模型的一般功能变得不可能。

因此，我想在我的传输矩阵上应用低通滤波器，以便我可以使用更大的步骤进行更快的模拟时间。是否有一种方法可以在我的matlab代码或Simulink中实现这一点？

最后，我想根据我拥有多少时间和需要的精度来调整阈值频率。

我已经对适当的求解器进行了一些研究，但没有成功。任何关于求解器的建议也将帮助我。

这是我可用的工具箱的简陋列表。

Control System Toolbox                                Version 9.3        (R2012a)
Simulink Control Design                               Version 3.5        (R2012a)
System Identification Toolbox                         Version 8.0        (R2012a)

提前感谢您！

编辑：使用@am304的建议来说明。

从18阶到4阶降低系统的伯德图，我的情况不需要低通滤波器了。

- Robert Seifert

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听起来你正在使用固定步长求解器。我假设您的传递函数是连续的。我会使用可变步长求解器，因为这将允许仿真在可以时采用更大的时间步长。 'ode45' 是默认选项，但如果您的系统刚性，则使用 'ode15s' 或 'ode23t'。 - am304

我的系统很僵硬。我必须为ode15s或ode23t定义的公差对于一个稳定的系统来说太严格了，以至于减少模拟时间的效果不明显。此外，该模型必须与耦合的有限元分析交互，后者使用固定步长。因此，我尝试避免使用可变步长，但在最坏的情况下，我可以通过编辑接口来解决这个问题。 - Robert Seifert

其他建议：将您的传递函数矩阵转换为状态空间系统，并使用Simulink中的状态空间块，我认为这样会更有效（如果n很大，则肯定更易读）。此外，也许可以尝试降低系统的阶数（n）（有关更多详细信息，请参见http://www.mathworks.co.uk/help/control/model-simplification-1.html）。 - am304

@am304，您建议我降低系统的顺序对我非常有效，因为我的高频幅度非常小。因此，如果您将其发布为答案，我将不胜感激。但是，为了回答我的问题的一般情况，可能仍需要低通滤波器。我添加了一张图片，说明高频阻尼在任何情况下都可能不足。 - Robert Seifert

@am304 使用 balred 导致速度提升了35％，使用 balred 和 balreal（转换为状态空间）的组合最终使我加速了83％。非常感谢！ - Robert Seifert

Answer 1

如评论中所建议的那样，将您的传递函数矩阵转换为状态空间系统，并使用 Simulink 中的状态空间块，我怀疑它会更有效率（如果n很大，则肯定更易读）。

此外，也许可以尝试减少系统的阶数（n）（请参见文档中的模型简化，特别是查找balred和balreal）。

- am304