Identification of all the elements in the system. Decentralized Controller.
BIN
figs/4qd_linear_reg.png
Normal file
After Width: | Height: | Size: 77 KiB |
BIN
figs/calib_4qd_h.png
Normal file
After Width: | Height: | Size: 98 KiB |
BIN
figs/calib_4qd_v.png
Normal file
After Width: | Height: | Size: 93 KiB |
Before Width: | Height: | Size: 7.5 KiB After Width: | Height: | Size: 9.6 KiB |
Before Width: | Height: | Size: 35 KiB After Width: | Height: | Size: 45 KiB |
Before Width: | Height: | Size: 20 KiB After Width: | Height: | Size: 30 KiB |
BIN
figs/coh_cercalo.png
Normal file
After Width: | Height: | Size: 109 KiB |
BIN
figs/current_amplifier_comp_theory_id.png
Normal file
After Width: | Height: | Size: 129 KiB |
BIN
figs/current_amplifier_comp_theory_id_bis.png
Normal file
After Width: | Height: | Size: 127 KiB |
Before Width: | Height: | Size: 172 KiB After Width: | Height: | Size: 153 KiB |
BIN
figs/diag_contr_effect_newport.png
Normal file
After Width: | Height: | Size: 98 KiB |
BIN
figs/diag_contr_loop_gain.png
Normal file
After Width: | Height: | Size: 103 KiB |
BIN
figs/frf_cercalo_gain.png
Normal file
After Width: | Height: | Size: 181 KiB |
BIN
figs/frf_cercalo_phase.png
Normal file
After Width: | Height: | Size: 124 KiB |
BIN
figs/frf_newport_gain.png
Normal file
After Width: | Height: | Size: 179 KiB |
BIN
figs/frf_newport_phase.png
Normal file
After Width: | Height: | Size: 119 KiB |
Before Width: | Height: | Size: 106 KiB After Width: | Height: | Size: 108 KiB |
Before Width: | Height: | Size: 184 KiB After Width: | Height: | Size: 186 KiB |
Before Width: | Height: | Size: 122 KiB After Width: | Height: | Size: 126 KiB |
Before Width: | Height: | Size: 56 KiB After Width: | Height: | Size: 57 KiB |
Before Width: | Height: | Size: 95 KiB After Width: | Height: | Size: 51 KiB |
Before Width: | Height: | Size: 47 KiB After Width: | Height: | Size: 49 KiB |
Before Width: | Height: | Size: 54 KiB After Width: | Height: | Size: 54 KiB |
Before Width: | Height: | Size: 122 KiB After Width: | Height: | Size: 128 KiB |
BIN
figs/weights_cercalo.png
Normal file
After Width: | Height: | Size: 63 KiB |
1780
index.html
BIN
mat/plant.mat
1039
matlab/cercalo_identification.m
Normal file
77
matlab/decentralized_control.m
Normal file
@ -0,0 +1,77 @@
|
|||||||
|
%% Clear Workspace and Close figures
|
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|
clear; close all; clc;
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|
%% Intialize Laplace variable
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|
s = zpk('s');
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|
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freqs = logspace(0, 3, 1000);
|
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|
|
||||||
|
% Load Plant
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|
load('mat/plant.mat', 'sys', 'Gi', 'Zc', 'Ga', 'Gc', 'Gn', 'Gd');
|
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|
% Diagonal Controller
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|
% Using =SISOTOOL=, a diagonal controller is designed.
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|
% The two SISO loop gains are shown in Fig. [[fig:diag_contr_loop_gain]].
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|
|
||||||
|
Kh = -0.25598*(s+112)*(s^2 + 15.93*s + 6.686e06)/((s^2*(s+352.5)*(1+s/2/pi/2000)));
|
||||||
|
Kv = 10207*(s+55.15)*(s^2 + 17.45*s + 2.491e06)/(s^2*(s+491.2)*(s+7695));
|
||||||
|
|
||||||
|
K = blkdiag(Kh, Kv);
|
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|
K.InputName = {'Rh', 'Rv'};
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|
K.OutputName = {'Uch', 'Ucv'};
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|
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|
figure;
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|
% Magnitude
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ax1 = subaxis(2,1,1);
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hold on;
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|
plot(freqs, abs(squeeze(freqresp(Kh*sys('Rh', 'Uch'), freqs, 'Hz'))), 'DisplayName', '$L_h = K_h G_{d,h}^{-1} G_{\frac{V_{p,h}}{\tilde{U}_{c,h}}} G_{i,h} $');
|
||||||
|
plot(freqs, abs(squeeze(freqresp(Kv*sys('Rv', 'Ucv'), freqs, 'Hz'))), 'DisplayName', '$L_v = K_v G_{d,v}^{-1} G_{\frac{V_{p,v}}{\tilde{U}_{c,v}}} G_{i,v} $');
|
||||||
|
set(gca, 'XScale', 'log'); set(gca, 'YScale', 'log');
|
||||||
|
set(gca, 'XTickLabel',[]);
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||||||
|
ylabel('Magnitude [dB]');
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|
hold off;
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|
legend('location', 'northeast');
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|
% Phase
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|
ax2 = subaxis(2,1,2);
|
||||||
|
hold on;
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||||||
|
plot(freqs, 180/pi*angle(squeeze(freqresp(Kh*sys('Rh', 'Uch'), freqs, 'Hz'))));
|
||||||
|
plot(freqs, 180/pi*angle(squeeze(freqresp(Kv*sys('Rv', 'Ucv'), freqs, 'Hz'))));
|
||||||
|
set(gca,'xscale','log');
|
||||||
|
yticks(-180:90:180);
|
||||||
|
ylim([-180 180]);
|
||||||
|
xlabel('Frequency [Hz]'); ylabel('Phase [deg]');
|
||||||
|
hold off;
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||||||
|
|
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|
linkaxes([ax1,ax2],'x');
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||||||
|
xlim([freqs(1), freqs(end)]);
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% #+NAME: fig:diag_contr_loop_gain
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|
% #+CAPTION: Loop Gain using the Decentralized Diagonal Controller ([[./figs/diag_contr_loop_gain.png][png]], [[./figs/diag_contr_loop_gain.pdf][pdf]])
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|
% [[file:figs/diag_contr_loop_gain.png]]
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|
% We then close the loop and we look at the transfer function from the Newport rotation signal to the beam angle (Fig. [[fig:diag_contr_effect_newport]]).
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|
inputs = {'Uch', 'Ucv', 'Unh', 'Unv'};
|
||||||
|
outputs = {'Vch', 'Vcv', 'Ich', 'Icv', 'Rh', 'Rv', 'Vph', 'Vpv'};
|
||||||
|
|
||||||
|
sys_cl = connect(sys, -K, inputs, outputs);
|
||||||
|
|
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|
figure;
|
||||||
|
hold on;
|
||||||
|
set(gca,'ColorOrderIndex',1);
|
||||||
|
plot(freqs, abs(squeeze(freqresp(sys('Rh', 'Unh'), freqs, 'Hz'))), '-', 'DisplayName', 'OL - $R_h/U_{n,h}$');
|
||||||
|
set(gca,'ColorOrderIndex',1);
|
||||||
|
plot(freqs, abs(squeeze(freqresp(sys_cl('Rh', 'Unh'), freqs, 'Hz'))), '--', 'DisplayName', 'CL - $R_h/U_{n,h}$');
|
||||||
|
set(gca,'ColorOrderIndex',2);
|
||||||
|
plot(freqs, abs(squeeze(freqresp(sys('Rv', 'Unv'), freqs, 'Hz'))), '-', 'DisplayName', 'OL - $R_v/U_{n,v}$');
|
||||||
|
set(gca,'ColorOrderIndex',2);
|
||||||
|
plot(freqs, abs(squeeze(freqresp(sys_cl('Rv', 'Unv'), freqs, 'Hz'))), '--', 'DisplayName', 'CL - $R_v/U_{n,v}$');
|
||||||
|
set(gca, 'XScale', 'log'); set(gca, 'YScale', 'log');
|
||||||
|
xlabel('Frequency [Hz]'); ylabel('Magnitude [dB]');
|
||||||
|
hold off;
|
||||||
|
xlim([freqs(1), freqs(end)]);
|
||||||
|
legend('location', 'southeast');
|
141
matlab/frf_processing.m
Normal file
@ -0,0 +1,141 @@
|
|||||||
|
%% Clear Workspace and Close figures
|
||||||
|
clear; close all; clc;
|
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|
|
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|
%% Intialize Laplace variable
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|
s = zpk('s');
|
||||||
|
|
||||||
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% Load Plant
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||||||
|
load('mat/plant.mat', 'Gi', 'Zc', 'Ga', 'Gc', 'Gn', 'Gd');
|
||||||
|
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||||||
|
% Test
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|
bodeFig({Ga*Zc*Gi}, struct('phase', true));
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|
% TODO Huddle Test
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|
% We load the data taken during the Huddle Test.
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|
load('mat/data_huddle_test.mat', ...
|
||||||
|
't', 'Uch', 'Ucv', ...
|
||||||
|
'Unh', 'Unv', ...
|
||||||
|
'Vph', 'Vpv', ...
|
||||||
|
'Vch', 'Vcv', ...
|
||||||
|
'Vnh', 'Vnv', ...
|
||||||
|
'Va');
|
||||||
|
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|
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||||||
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|
% We remove the first second of data where everything is settling down.
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|
t0 = 1;
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||||||
|
Uch(t<t0) = [];
|
||||||
|
Ucv(t<t0) = [];
|
||||||
|
Unh(t<t0) = [];
|
||||||
|
Unv(t<t0) = [];
|
||||||
|
Vph(t<t0) = [];
|
||||||
|
Vpv(t<t0) = [];
|
||||||
|
Vch(t<t0) = [];
|
||||||
|
Vcv(t<t0) = [];
|
||||||
|
Vnh(t<t0) = [];
|
||||||
|
Vnv(t<t0) = [];
|
||||||
|
Va(t<t0) = [];
|
||||||
|
t(t<t0) = [];
|
||||||
|
|
||||||
|
t = t - t(1); % We start at t=0
|
||||||
|
|
||||||
|
figure;
|
||||||
|
hold on;
|
||||||
|
plot(t, Vph, 'DisplayName', '$Vp_h$');
|
||||||
|
plot(t, Vpv, 'DisplayName', '$Vp_v$');
|
||||||
|
hold off;
|
||||||
|
xlabel('Time [s]');
|
||||||
|
ylabel('Amplitude [V]');
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|
xlim([t(1), t(end)]);
|
||||||
|
legend();
|
||||||
|
|
||||||
|
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||||||
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|
||||||
|
% We compute the Power Spectral Density of the horizontal and vertical positions of the beam as measured by the 4 quadrant diode.
|
||||||
|
|
||||||
|
[psd_Vph, f] = pwelch(Vph, hanning(ceil(1*fs)), [], [], fs);
|
||||||
|
[psd_Vpv, ~] = pwelch(Vpv, hanning(ceil(1*fs)), [], [], fs);
|
||||||
|
|
||||||
|
figure;
|
||||||
|
hold on;
|
||||||
|
plot(f, sqrt(psd_Vph), 'DisplayName', '$\Gamma_{Vp_h}$');
|
||||||
|
plot(f, sqrt(psd_Vpv), 'DisplayName', '$\Gamma_{Vp_v}$');
|
||||||
|
hold off;
|
||||||
|
set(gca, 'xscale', 'log'); set(gca, 'yscale', 'log');
|
||||||
|
xlabel('Frequency [Hz]'); ylabel('ASD $\left[\frac{V}{\sqrt{Hz}}\right]$')
|
||||||
|
legend('Location', 'southwest');
|
||||||
|
xlim([1, 1000]);
|
||||||
|
|
||||||
|
figure;
|
||||||
|
hold on;
|
||||||
|
plot(t, Vch, 'DisplayName', '$Vc_h$');
|
||||||
|
plot(t, Vcv, 'DisplayName', '$Vc_v$');
|
||||||
|
hold off;
|
||||||
|
xlabel('Time [s]');
|
||||||
|
ylabel('Amplitude [V]');
|
||||||
|
xlim([t(1), t(end)]);
|
||||||
|
legend();
|
||||||
|
|
||||||
|
|
||||||
|
|
||||||
|
% We compute the Power Spectral Density of the voltage across the inductance used for horizontal and vertical positioning of the Cercalo.
|
||||||
|
|
||||||
|
[psd_Vch, f] = pwelch(Vch, hanning(ceil(1*fs)), [], [], fs);
|
||||||
|
[psd_Vcv, ~] = pwelch(Vcv, hanning(ceil(1*fs)), [], [], fs);
|
||||||
|
|
||||||
|
figure;
|
||||||
|
hold on;
|
||||||
|
plot(f, sqrt(psd_Vch), 'DisplayName', '$\Gamma_{Vc_h}$');
|
||||||
|
plot(f, sqrt(psd_Vcv), 'DisplayName', '$\Gamma_{Vc_v}$');
|
||||||
|
hold off;
|
||||||
|
set(gca, 'xscale', 'log'); set(gca, 'yscale', 'log');
|
||||||
|
xlabel('Frequency [Hz]'); ylabel('ASD $\left[\frac{V}{\sqrt{Hz}}\right]$')
|
||||||
|
legend('Location', 'southwest');
|
||||||
|
xlim([1, 1000]);
|
||||||
|
|
||||||
|
%% Clear Workspace and Close figures
|
||||||
|
clear; close all; clc;
|
||||||
|
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|
%% Intialize Laplace variable
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|
s = zpk('s');
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||||||
|
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||||||
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% Load Plant
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load('mat/plant.mat', 'G');
|
||||||
|
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||||||
|
% RGA-Number
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||||||
|
|
||||||
|
freqs = logspace(2, 4, 1000);
|
||||||
|
G_resp = freqresp(G, freqs, 'Hz');
|
||||||
|
A = zeros(size(G_resp));
|
||||||
|
RGAnum = zeros(1, length(freqs));
|
||||||
|
|
||||||
|
for i = 1:length(freqs)
|
||||||
|
A(:, :, i) = G_resp(:, :, i).*inv(G_resp(:, :, i))';
|
||||||
|
RGAnum(i) = sum(sum(abs(A(:, :, i)-eye(2))));
|
||||||
|
end
|
||||||
|
% RGA = G0.*inv(G0)';
|
||||||
|
|
||||||
|
figure;
|
||||||
|
plot(freqs, RGAnum);
|
||||||
|
set(gca, 'xscale', 'log');
|
||||||
|
|
||||||
|
U = zeros(2, 2, length(freqs));
|
||||||
|
S = zeros(2, 2, length(freqs))
|
||||||
|
V = zeros(2, 2, length(freqs));
|
||||||
|
|
||||||
|
for i = 1:length(freqs)
|
||||||
|
[Ui, Si, Vi] = svd(G_resp(:, :, i));
|
||||||
|
U(:, :, i) = Ui;
|
||||||
|
S(:, :, i) = Si;
|
||||||
|
V(:, :, i) = Vi;
|
||||||
|
end
|
||||||
|
|
||||||
|
% Rotation Matrix
|
||||||
|
|
||||||
|
G0 = freqresp(G, 0);
|
@ -1,341 +0,0 @@
|
|||||||
%% Clear Workspace and Close figures
|
|
||||||
clear; close all; clc;
|
|
||||||
|
|
||||||
%% Intialize Laplace variable
|
|
||||||
s = zpk('s');
|
|
||||||
|
|
||||||
% Excitation Data
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|
||||||
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||||||
fs = 1e4;
|
|
||||||
Ts = 1/fs;
|
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||||||
|
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||||||
|
|
||||||
|
|
||||||
% We generate white noise with the "random number" simulink block, and we filter that noise.
|
|
||||||
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||||||
|
|
||||||
Gi = (1)/(1+s/2/pi/100);
|
|
||||||
|
|
||||||
c2d(Gi, Ts, 'tustin')
|
|
||||||
|
|
||||||
% Input / Output data
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% The identification data is loaded
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|
||||||
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||||||
ux = load('mat/data_ux.mat', 't', 'ux', 'yx', 'yy');
|
|
||||||
uy = load('mat/data_uy.mat', 't', 'uy', 'yx', 'yy');
|
|
||||||
|
|
||||||
|
|
||||||
|
|
||||||
% We remove the first seconds where the Cercalo is turned on.
|
|
||||||
|
|
||||||
i0x = 20*fs;
|
|
||||||
|
|
||||||
i0y = 10*fs;
|
|
||||||
|
|
||||||
ux.t = ux.t( i0x:end) - ux.t(i0x);
|
|
||||||
ux.ux = ux.ux(i0x:end);
|
|
||||||
ux.yx = ux.yx(i0x:end);
|
|
||||||
ux.yy = ux.yy(i0x:end);
|
|
||||||
|
|
||||||
uy.t = uy.t( i0y:end) - uy.t(i0x);
|
|
||||||
uy.uy = uy.uy(i0y:end);
|
|
||||||
uy.yx = uy.yx(i0y:end);
|
|
||||||
uy.yy = uy.yy(i0y:end);
|
|
||||||
|
|
||||||
ux.ux = ux.ux-mean(ux.ux);
|
|
||||||
ux.yx = ux.yx-mean(ux.yx);
|
|
||||||
ux.yy = ux.yy-mean(ux.yy);
|
|
||||||
|
|
||||||
uy.ux = uy.ux-mean(uy.ux);
|
|
||||||
uy.yx = uy.yx-mean(uy.yx);
|
|
||||||
uy.yy = uy.yy-mean(uy.yy);
|
|
||||||
|
|
||||||
figure;
|
|
||||||
ax1 = subplot(1, 2, 1);
|
|
||||||
plot(ux.t, ux.ux);
|
|
||||||
xlabel('Time [s]');
|
|
||||||
ylabel('Amplitude [V]');
|
|
||||||
legend({'$u_x$'});
|
|
||||||
|
|
||||||
ax2 = subplot(1, 2, 2);
|
|
||||||
hold on;
|
|
||||||
plot(ux.t, ux.yx, 'DisplayName', '$y_x$');
|
|
||||||
plot(ux.t, ux.yy, 'DisplayName', '$y_y$');
|
|
||||||
hold off;
|
|
||||||
xlabel('Time [s]');
|
|
||||||
ylabel('Amplitude [V]');
|
|
||||||
legend()
|
|
||||||
|
|
||||||
linkaxes([ax1,ax2],'x');
|
|
||||||
xlim([ux.t(1), ux.t(end)])
|
|
||||||
|
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||||||
|
|
||||||
|
|
||||||
% #+NAME: fig:identification_ux
|
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||||||
% #+CAPTION: Identification signals when exciting the $x$ axis ([[./figs/identification_ux.png][png]], [[./figs/identification_ux.pdf][pdf]])
|
|
||||||
% [[file:figs/identification_ux.png]]
|
|
||||||
|
|
||||||
|
|
||||||
|
|
||||||
figure;
|
|
||||||
ax1 = subplot(1, 2, 1);
|
|
||||||
plot(uy.t, uy.uy);
|
|
||||||
xlabel('Time [s]');
|
|
||||||
ylabel('Amplitude [V]');
|
|
||||||
legend({'$u_y$'});
|
|
||||||
|
|
||||||
ax2 = subplot(1, 2, 2);
|
|
||||||
hold on;
|
|
||||||
plot(uy.t, uy.yy, 'DisplayName', '$y_y$');
|
|
||||||
plot(uy.t, uy.yx, 'DisplayName', '$y_x$');
|
|
||||||
hold off;
|
|
||||||
xlabel('Time [s]');
|
|
||||||
ylabel('Amplitude [V]');
|
|
||||||
legend()
|
|
||||||
|
|
||||||
linkaxes([ax1,ax2],'x');
|
|
||||||
xlim([uy.t(1), uy.t(end)])
|
|
||||||
|
|
||||||
% Estimation of the Frequency Response Function Matrix
|
|
||||||
% We compute an estimate of the transfer functions.
|
|
||||||
|
|
||||||
[tf_ux_yx, f] = tfestimate(ux.ux, ux.yx, hanning(ceil(1*fs)), [], [], fs);
|
|
||||||
[tf_ux_yy, ~] = tfestimate(ux.ux, ux.yy, hanning(ceil(1*fs)), [], [], fs);
|
|
||||||
[tf_uy_yx, ~] = tfestimate(uy.uy, uy.yx, hanning(ceil(1*fs)), [], [], fs);
|
|
||||||
[tf_uy_yy, ~] = tfestimate(uy.uy, uy.yy, hanning(ceil(1*fs)), [], [], fs);
|
|
||||||
|
|
||||||
figure;
|
|
||||||
ax11 = subplot(2, 2, 1);
|
|
||||||
hold on;
|
|
||||||
plot(f, abs(tf_ux_yx))
|
|
||||||
title('Frequency Response Function $\frac{y_x}{u_x}$')
|
|
||||||
set(gca, 'Xscale', 'log'); set(gca, 'Yscale', 'log');
|
|
||||||
ylabel('Amplitude')
|
|
||||||
hold off;
|
|
||||||
|
|
||||||
ax12 = subplot(2, 2, 2);
|
|
||||||
hold on;
|
|
||||||
plot(f, abs(tf_uy_yx))
|
|
||||||
title('Frequency Response Function $\frac{y_x}{u_y}$')
|
|
||||||
set(gca, 'Xscale', 'log'); set(gca, 'Yscale', 'log');
|
|
||||||
hold off;
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||||||
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||||||
ax21 = subplot(2, 2, 3);
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||||||
hold on;
|
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||||||
plot(f, abs(tf_ux_yy))
|
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||||||
title('Frequency Response Function $\frac{y_y}{u_x}$')
|
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||||||
set(gca, 'Xscale', 'log'); set(gca, 'Yscale', 'log');
|
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||||||
ylabel('Amplitude')
|
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||||||
xlabel('Frequency [Hz]')
|
|
||||||
hold off;
|
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||||||
|
|
||||||
ax22 = subplot(2, 2, 4);
|
|
||||||
hold on;
|
|
||||||
plot(f, abs(tf_uy_yy))
|
|
||||||
title('Frequency Response Function $\frac{y_y}{u_y}$')
|
|
||||||
set(gca, 'Xscale', 'log'); set(gca, 'Yscale', 'log');
|
|
||||||
xlabel('Frequency [Hz]')
|
|
||||||
hold off;
|
|
||||||
|
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||||||
linkaxes([ax11,ax12,ax21,ax22],'x');
|
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||||||
xlim([10, 1000]);
|
|
||||||
linkaxes([ax11,ax12,ax21,ax22],'y');
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ylim([1e-2, 1e3])
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||||||
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||||||
% Coherence
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||||||
[coh_ux_yx, f] = mscohere(ux.ux, ux.yx, hanning(ceil(1*fs)), [], [], fs);
|
|
||||||
[coh_ux_yy, ~] = mscohere(ux.ux, ux.yy, hanning(ceil(1*fs)), [], [], fs);
|
|
||||||
[coh_uy_yx, ~] = mscohere(uy.uy, uy.yx, hanning(ceil(1*fs)), [], [], fs);
|
|
||||||
[coh_uy_yy, ~] = mscohere(uy.uy, uy.yy, hanning(ceil(1*fs)), [], [], fs);
|
|
||||||
|
|
||||||
figure;
|
|
||||||
ax11 = subplot(2, 2, 1);
|
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||||||
hold on;
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||||||
plot(f, coh_ux_yx)
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||||||
set(gca, 'Xscale', 'log');
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||||||
title('Coherence $\frac{y_x}{u_x}$')
|
|
||||||
ylabel('Coherence')
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||||||
hold off;
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||||||
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||||||
ax12 = subplot(2, 2, 2);
|
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||||||
hold on;
|
|
||||||
plot(f, coh_uy_yx)
|
|
||||||
set(gca, 'Xscale', 'log');
|
|
||||||
title('Coherence $\frac{y_x}{u_y}$')
|
|
||||||
hold off;
|
|
||||||
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||||||
ax21 = subplot(2, 2, 3);
|
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||||||
hold on;
|
|
||||||
plot(f, coh_ux_yy)
|
|
||||||
set(gca, 'Xscale', 'log');
|
|
||||||
title('Coherence $\frac{y_y}{u_x}$')
|
|
||||||
ylabel('Coherence')
|
|
||||||
xlabel('Frequency [Hz]')
|
|
||||||
hold off;
|
|
||||||
|
|
||||||
ax22 = subplot(2, 2, 4);
|
|
||||||
hold on;
|
|
||||||
plot(f, coh_uy_yy)
|
|
||||||
set(gca, 'Xscale', 'log');
|
|
||||||
title('Coherence $\frac{y_y}{u_y}$')
|
|
||||||
xlabel('Frequency [Hz]')
|
|
||||||
hold off;
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||||||
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||||||
linkaxes([ax11,ax12,ax21,ax22],'x');
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||||||
xlim([10, 1000]);
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|
||||||
linkaxes([ax11,ax12,ax21,ax22],'y');
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||||||
ylim([0, 1])
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||||||
% Extraction of a transfer function matrix
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% First we define the initial guess for the resonance frequencies and the weights associated.
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freqs_res = [410, 250]; % [Hz]
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||||||
freqs_res_weights = [10, 10]; % [Hz]
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||||||
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||||||
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||||||
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||||||
% From the number of resonance frequency we want to fit, we define the order =N= of the system we want to obtain.
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||||||
N = 2*length(freqs_res);
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||||||
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||||||
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||||||
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||||||
% We then make an initial guess on the complex values of the poles.
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xi = 0.001; % Approximate modal damping
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poles = [2*pi*freqs_res*(xi + 1i), 2*pi*freqs_res*(xi - 1i)];
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||||||
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||||||
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||||||
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||||||
% We then define the weight that will be used for the fitting.
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||||||
% Basically, we want more weight around the resonance and at low frequency (below the first resonance).
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||||||
% Also, we want more importance where we have a better coherence.
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weight = ones(1, length(f));
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% weight = G_coh';
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||||||
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||||||
% alpha = 0.1;
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||||||
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||||||
% for freq_i = 1:length(freqs_res)
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||||||
% weight(f>(1-alpha)*freqs_res(freq_i) & omega<(1 + alpha)*2*pi*freqs_res(freq_i)) = freqs_res_weights(freq_i);
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||||||
% end
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||||||
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||||||
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||||||
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||||||
% Ignore data above some frequency.
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||||||
weight(f>1000) = 0;
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||||||
figure;
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hold on;
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||||||
plot(f, weight);
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||||||
plot(freqs_res, ones(size(freqs_res)), 'rx');
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||||||
hold off;
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||||||
xlabel('Frequency [Hz]');
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||||||
xlabel('Weight Amplitude');
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set(gca, 'xscale', 'log');
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xlim([f(1), f(end)]);
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||||||
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||||||
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||||||
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% #+NAME: fig:weights
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% #+CAPTION: Weights amplitude ([[./figs/weights.png][png]], [[./figs/weights.pdf][pdf]])
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||||||
% [[file:figs/weights.png]]
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||||||
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||||||
% When we set some options for =vfit3=.
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||||||
opts = struct();
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||||||
opts.stable = 1; % Enforce stable poles
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opts.asymp = 1; % Force D matrix to be null
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||||||
opts.relax = 1; % Use vector fitting with relaxed non-triviality constraint
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||||||
opts.skip_pole = 0; % Do NOT skip pole identification
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||||||
opts.skip_res = 0; % Do NOT skip identification of residues (C,D,E)
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||||||
opts.cmplx_ss = 0; % Create real state space model with block diagonal A
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||||||
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||||||
opts.spy1 = 0; % No plotting for first stage of vector fitting
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||||||
opts.spy2 = 0; % Create magnitude plot for fitting of f(s)
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||||||
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||||||
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||||||
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||||||
% We define the number of iteration.
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||||||
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Niter = 5;
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||||||
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||||||
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||||||
% An we run the =vectfit3= algorithm.
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||||||
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for iter = 1:Niter
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||||||
[SER_ux_yx, poles, ~, fit_ux_yx] = vectfit3(tf_ux_yx.', 1i*2*pi*f, poles, weight, opts);
|
|
||||||
end
|
|
||||||
for iter = 1:Niter
|
|
||||||
[SER_uy_yx, poles, ~, fit_uy_yx] = vectfit3(tf_uy_yx.', 1i*2*pi*f, poles, weight, opts);
|
|
||||||
end
|
|
||||||
for iter = 1:Niter
|
|
||||||
[SER_ux_yy, poles, ~, fit_ux_yy] = vectfit3(tf_ux_yy.', 1i*2*pi*f, poles, weight, opts);
|
|
||||||
end
|
|
||||||
for iter = 1:Niter
|
|
||||||
[SER_uy_yy, poles, ~, fit_uy_yy] = vectfit3(tf_uy_yy.', 1i*2*pi*f, poles, weight, opts);
|
|
||||||
end
|
|
||||||
|
|
||||||
figure;
|
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||||||
ax11 = subplot(2, 2, 1);
|
|
||||||
hold on;
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||||||
plot(f, abs(tf_ux_yx))
|
|
||||||
plot(f, abs(fit_ux_yx))
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||||||
title('Frequency Response Function $\frac{y_x}{u_x}$')
|
|
||||||
set(gca, 'Xscale', 'log'); set(gca, 'Yscale', 'log');
|
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||||||
ylabel('Amplitude')
|
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||||||
hold off;
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||||||
|
|
||||||
ax12 = subplot(2, 2, 2);
|
|
||||||
hold on;
|
|
||||||
plot(f, abs(tf_uy_yx))
|
|
||||||
plot(f, abs(fit_uy_yx))
|
|
||||||
title('Frequency Response Function $\frac{y_x}{u_y}$')
|
|
||||||
set(gca, 'Xscale', 'log'); set(gca, 'Yscale', 'log');
|
|
||||||
hold off;
|
|
||||||
|
|
||||||
ax21 = subplot(2, 2, 3);
|
|
||||||
hold on;
|
|
||||||
plot(f, abs(tf_ux_yy))
|
|
||||||
plot(f, abs(fit_ux_yy))
|
|
||||||
title('Frequency Response Function $\frac{y_y}{u_x}$')
|
|
||||||
set(gca, 'Xscale', 'log'); set(gca, 'Yscale', 'log');
|
|
||||||
ylabel('Amplitude')
|
|
||||||
xlabel('Frequency [Hz]')
|
|
||||||
hold off;
|
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||||||
|
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||||||
ax22 = subplot(2, 2, 4);
|
|
||||||
hold on;
|
|
||||||
plot(f, abs(tf_uy_yy))
|
|
||||||
plot(f, abs(fit_uy_yy))
|
|
||||||
title('Frequency Response Function $\frac{y_y}{u_y}$')
|
|
||||||
set(gca, 'Xscale', 'log'); set(gca, 'Yscale', 'log');
|
|
||||||
xlabel('Frequency [Hz]')
|
|
||||||
hold off;
|
|
||||||
|
|
||||||
linkaxes([ax11,ax12,ax21,ax22],'x');
|
|
||||||
xlim([10, 1000]);
|
|
||||||
linkaxes([ax11,ax12,ax21,ax22],'y');
|
|
||||||
ylim([1e-2, 1e3])
|
|
||||||
|
|
||||||
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||||||
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||||||
% #+NAME: fig:identification_matrix_fit
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||||||
% #+CAPTION: Transfer Function Extraction of the FRF matrix ([[./figs/identification_matrix_fit.png][png]], [[./figs/identification_matrix_fit.pdf][pdf]])
|
|
||||||
% [[file:figs/identification_matrix_fit.png]]
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|
||||||
|
|
||||||
% And finally, we create the identified state space model:
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||||||
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||||||
G_ux_yx = minreal(ss(full(SER_ux_yx.A),SER_ux_yx.B,SER_ux_yx.C,SER_ux_yx.D));
|
|
||||||
G_uy_yx = minreal(ss(full(SER_uy_yx.A),SER_uy_yx.B,SER_uy_yx.C,SER_uy_yx.D));
|
|
||||||
G_ux_yy = minreal(ss(full(SER_ux_yy.A),SER_ux_yy.B,SER_ux_yy.C,SER_ux_yy.D));
|
|
||||||
G_uy_yy = minreal(ss(full(SER_uy_yy.A),SER_uy_yy.B,SER_uy_yy.C,SER_uy_yy.D));
|
|
||||||
|
|
||||||
G = [G_ux_yx, G_uy_yx;
|
|
||||||
G_ux_yy, G_uy_yy];
|
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||||||
|
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||||||
save('mat/plant.mat', 'G');
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