专利名称：用于控制多输入多输出控制(mimo)结构的交互系统的制作方法
用于控制多输入多输出控制(MIMO)结构的交互系统相关申请本申请要求在2010年9月29日提交的美国临时专利申请N0.12/893670的优先权，其内容通过引用包含于此。
包含在本说明书中并且构成本说明书的一部分的附图示出了本发明的一个或多个实施例，并且与说明书一起说明本发明。在附图中，图1示出了用于使用H⑴合成技术的传统配置；图2示出了用于实现本发明的实施例和技术的示例性系统；图3示出了可以用于实现本发明的方面的建模环境的示例性实现方式；图4-6示出了可以应用本发明的示例性实施例以调整控制器架构的组件的示例性控制器架构；图7示出了本发明的示例性实现方式，该实现方式使用结构化的控制器来与系统的H 00合成表示相结合地调整参数；图8示出了用于与本发明的实施例结合使用的反馈回路的示例性期望回路形状；图9示出了包括被控对象(plant)和控制器的示例性配置，该控制器具有可以应用示例性技术以调整组件的可调整元素；
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图10示出了用于可以使用本发明的实施例调整的多输入多输出控制问题的示例性期望回路形状；图11-14示出了用于显示可以用于本发明的实施例的命令、对象和输出的示例性界面；图15示出了具有可以使用本发明的实施例调整的可调整组件的示例性控制器；图16A和16B示出了用于显示可以用于本发明的实施例的命令和/或输出的示例性界面；图17和18示出了包括可以使用本发明的实施例调整的可调整组件的示例性自动驾驶仪系统；图19示出了示例性界面，该示例性界面可以用于接收与图17和18的自动驾驶仪系统相关的输入和/或显不与图17和18的自动驾驶仪系统相关的输出；图20示出了调整图17和18的自动驾驶仪系统的组件的、可以用于本发明的实施例的示例性目标回路形状；图21和22示出了用于接收与图17和18的自动驾驶仪系统相关的输入和/或显示与图17和18的自动驾驶仪系统相关的输出的示例性界面；图23示出了与图17和18的自动驾驶仪系统相关联的示例性阶跃响应；图24示出了可以用于评估与图17和18的自动驾驶仪系统相关联的灵敏度函数的增益的图；图25示出了可以用于实施本发明的实施例的示例性处理；
图26示出了可以用于实现本发明的实施例的示例性架构；以及图27示出了用于实现本发明的分布式实施例的示例性系统。
具体实施例方式用于设计多输入多输出(MIMO)控制器的传统手段可以包括被称为H 00合成的技术。传统的H QQ合成技术图1示出了用于表示标准Hm合成技术的应用的配置。图1可以包括被控对象H(s) 110和控制器C(S) 120。在图1中，标准H Oo合成计算最小化从输入W130至输出z 140的闭环峰值增益的控制器C (s) 120。控制器C (s) 120可以表示集中H⑴控制器，该控制器可以作为黑盒工作(例如，用户可能未准备好访问在黑盒内的内部表示XH(S) 110可以表示可以使用控制器C(S) 120控制的被控对象。被控对象H(S) 110可以是线性被控对象模型。传统的H⑴合成可以用于最小化用于系统100的闭环响应(所谓的H⑴规范)的峰值输入/输出增益。用户可以具有用于控制问题的设计规范，该控制问题指定设计的方面或目标，诸如用于被控对象H(S)的带宽、滚降(roll-off)、过冲和/或稳定裕度。基于Hm合成的框架可以适用于帮助用户实现规范；然而，极少用户(诸如工程师)对于使用传统的H⑴技术舒适或熟练。例如，用户可能发现将用户熟悉的普通规范转换为传统的H⑴合成技术所需的标准化的闭环增益约束是乏味、不直观和/或耗时的。另外，传统的H⑴合成工具和技术的技术限制可能进一步妨碍和/或迷惑通常的用户。传统的H⑴合成技术还可能对用户来说是不期望的，因为它们不支持用户的通常的设计工作流程。另外，传统的H⑴合成技术将控制器C (s) 120看作黑盒，该黑盒不允许用户容易地访问控制器C(S) 120表示的系统结构的内部表示。而且，传统的Hm合成技术当产生用于给定系统的C(S) 120时耦合独立的输入连接，并且在那些连接之间插入控制块。该手段导致不表示从其得到C(S) 120的系统结构的C(S) 120的结构，这进一步加剧了通常的用户在使用传统的H⑴合成技术工作时面对的困难。例如，用户可能期望能够提供基本上实时的操作的设计工具(S卩，工具允许用户交互地设计、修改和运行设计的方面，而不遭遇过度地烦扰用户或不利地干扰用户与设计工具的交互的处理延迟)。传统的Hm合成技术可能因为多个原因而不支持交互操作。例如，传统技术可能试图当在控制器C(S) 120上未施加特定结构或顺序约束时通过重复地求解一对黎卡提(Riccati)方程来计算最佳控制器。这些用于求解一对方程的重复的尝试可能是耗时的并且在计算上昂贵的，这倾向于使得传统的Hm合成技术是不期望的，特别是对于交互设计应用而言。示例件抟术和实施例的概沭示例性实施例提供了一种新颖技术，该技术允许用户使用直观的用户界面来用公式表示和求解多变量反馈控制问题。例如，示例性实施例允许用户处理具有。在一个或多个反馈回路上分布的、需要联合调整以最优化控制系统的整体性能和健壮性的多个控制元素的控制问题。示例性实施例是可扩展的，并且可以被应用到具有实质上任何数量的反馈回路和/或任何复杂度的控制问题。示例性实施例可以利用类似于 图1但是允许用户将控制器C(S)当作白盒而不是黑盒的系统表示。例如，示例性实施例允许控制器C(S)具有块对角结构，其中，每个块本身具有某种固定结构和复杂度。C(S)的另外的复杂度允许用户以与被分析的系统的控制架构一致的方式来表示控制器C(s)。示例性实施例可以使用非平滑!!⑴优化器来自动地调整任意的MMO控制结构。示例性技术将求解器专门化为其中C(S)包括块对角结构的Hm合成表示的典型结构。示例性实施例和技术移除了当试图执行MMO调整任务时由传统技术带来的阻碍。例如，示例性实施例和技术自动化将控制架构和控制器结构转换为适合于优化器的成本函数和参数向量的过程。示例性实施例和技术还允许花费不多地计算梯度(每一个迭代o(N)，其中，N是参数的数量)，并且还允许以面向对象的方式来计算梯度，其中，每一个可调整块类型(增益PID、传递函数、状态空间、原参数等)向梯度提供其本身的贡献。示例性实施例利用梯度，而不要求用户如在传统手段中进行的那样计算逐块的梯度并且将它们组合在一起以获得成本函数的整体梯度。传统手段还可以是手动难处理的(除了简单的架构之外)，并且与在本发明的方面中使用的技术相比在效率上相差数量级。本发明的示例性技术当以计算硬件实现时允许用户交互地执行MMO调整任务。例如，示例性实施例允许用户使用标准的个人计算机(PC)和诸如MATLAB技术计算和编程环境的技术计算环境来体 验范围从小于一秒至小于30秒的典型调整时间。可以在多核或其他类型的多处理装置或环境中部署实施例，以减少处理时间。为了容易呈现，将结合线性控制系统论述本文所述的实施例；然而，本发明的实施例可以用于解决非线性控制问题。例如，示例性技术可以支持对于非线性控制设计的手段，包括但是不限于增益调度。示例件系统图2示出了用于实施实施例的示例性系统200。系统200可以用于构造包括一个或多个实体的模型、设计和实现用于该模型的PID控制器并且/或者从该模型生成代码，例如，生成用于控制器的代码。系统200可以包括计算机205、获取逻辑210、操作系统215、建模环境220、模型230、输入装置240、显示装置250、模型表示260和被控对象270。在图2中的系统是说明性的，并且系统200的其他实施例可以包括更少的装置、更多的装置和/或具有与图2的配置不同的配置的装置。计算机205可以包括执行处理操作、显示操作、通信操作等的装置。例如，计算机205可以包括诸如一个或多个处理或存储装置的逻辑，其可以用于为用户执行和/或支持处理行为。计算机205的实施例可以包括台式计算机、膝上型计算机、客户机、服务器、大型计算机、个人数字助理(PDA)、能够使用网络的蜂窝电话、智能电话、智能传感器/致动器或执行指令以执行一个或多个行为和/或产生一个或多个结果的其他计算或通信装置。计算机205可以通过向另一个装置(在图2中未示出)发送数据或从其接收数据来进一步执行通信操作。数据可以指任何类型的机器可读信息，该信息实质上具有可以被适配来用在一个或多个网络中和/或用于一个或多个装置的任何格式。数据可以包括数字信息或模拟信息。数据可以进一步被分组和/或不分组。获取逻辑210可以从计算机205外部的装置获取数据，并且可以使得该数据可用于计算机205。例如，获取逻辑210可以包括模数转换器、数模转换器、滤波器、复用器等，它们用于使得数据可用于计算机205。计算机205可以使用所获取的数据来执行建模操作、控制器设计行为等。操作系统215可以管理与计算机205相关联的硬件和/或软件资源。例如，操作系统215可以管理与接收用户输入、操作计算环境205、分配存储器、对系统请求区分优先次序等相关联的任务。在一个实施例中，操作系统215可以是虚拟操作系统。操作系统215的实施例可以包括 Linux、Mac OS、Microsoft Windows、Solaris、UNIX 等。操作系统 215可以进一步在可以由计算机205提供的虚拟机上运行。建模环境220可以提供计算环境，该计算环境允许用户执行与学科相关的模拟或建模任务，该学科例如但是不限于数学、科学、工程、医学、商务等。建模环境220可以支持一个或多个应用，该一个或多个应用执行指令来允许用户构造具有可执行语义的模型。例如，在一个实施例中，建模环境220可以允许用户创建具有可执行语义的自由形式的模型(例如，第一、第二、第三、第四、第五等级模型等)。建模环境220还可以支持基于时间、基于事件等的建模行为。模型230可以包括用于可执行的文本或图形模型的信息。例如，模型240可以包括用于可以是基于时间的模型、基于事件的模型、状态转换模型、数据流模型、组件图、实体流图表、基于等式的语言图表等的文本模型或图形模型的信息。模型230的图形实施例可以包括表示用于执行操作的可执行代码的实体(例如，块、图标等)。可以执行用于该实体的代码以使用模型来执行模拟。可以使用表示用于在模型中从一个实体向另一个传送数据的路径的线来将实体连接在一起。输入装置240可以接收用户输入。例如，输入装置240可以将用户动作或行为转换为可以被计算机205解释的信号或消息。输入装置240可以包括但是不限于键盘、指示装置、生物计量装置、加速计、麦克风、照相机、触觉装置等。显示装置250可以·向用户显示信息。显示装置250可以包括阴极射线管(CRT)、等离子体显示装置、发光二极管(LED)显示装置、液晶显示(IXD)装置等。如果需要，显示装置250的实施例可以被配置来(例如，经由触敏屏幕)接收用户输入。在一个实施例中，显示装置250可以向用户显示一个或多个图形用户界面(⑶I)。⑶I可以包括模型240和/或其他类型的信息。模型表示260可以包括模型230的视觉表示和/或由模型230提供的视觉表示，例如绘图窗口。例如，模型表示260可以被向用户显示，并且可以包括通过线连接的多个实体。当执行模型230时，模型表示260可以改变以通过模型示出例如数据流。被控对象270可以包括向计算机205提供数据的一个或多个装置。例如，被控对象270可以包括使用诸如加速计、热电偶、光电收发器、应变仪等的传感器监控的引擎系统。在一个实施例中，获取逻辑210可以以模拟或数字形式从被控对象270接收信号，并且可以将该信号转换成适合于在计算机205中使用的形式。示例性建模环境图3示出了建模环境220的示例性实施例。建模环境220可以包括模拟工具310、实体库320、接口逻辑330、编译器340、控制器逻辑350、优化器360、模拟引擎370、报告引擎380和代码生成器390。在图3中所示的建模环境220的实施例是说明性的，并且在不偏离本发明的精神的情况下，建模环境220的其他实施例可以包括更多实体或更少实体。模拟工具310可以是用于建立模型的应用。模拟工具310可以用于建立具有可执行语义的文本模型或图形模型。在图形模型的情况下，模拟工具310可以允许用户对模型实体和/或连接进行创建、修改、诊断、删除等。模拟工具310可以与图2或3中所示的其他实体交互，以接收用户输入、执行模型、显示结果、生成代码等。模拟工具310可以向用户提供:编辑窗口，用于构造文本模型或与其交互；和/或，GUI，用于创建图形模型或与其交互。实体库320可以包括用户可以向包括模型表示360的显示窗口内拖放的代码模块或实体(例如，块/图标)。在图形模型的情况下，用户可以使用连接来进一步耦合实体，以产生系统的图形模型，诸如被控对象370。接口逻辑330可以允许建模环境220向/从装置(例如，被控对象270、目标环境等)或软件模块(例如，函数、应用程序接口等)发送或接收数据和/或信息。在一个实施例中，接口逻辑330可以将获取逻辑310与建模环境220连接。编译器340可以将模型编译成可执行格式。可以在计算机205上执行由编译器340产生的编译代码以产生建模结果。在一个实施例中，编译器340也可以提供用于诊断与模型相关联的错误的调试能力。控制器逻辑350可以用于在模型330中创建和实现控制器。例如，控制器逻辑350可以提供用于表示在模型表示260中的控制器的类型的实体的功能。当模型执行时，控制器逻辑350可以通过与模型表示260中的实体交互来对模型执行控制操作。在一个实施例中，控制器逻辑350可以包括在模型表示360中实现控制器的控制算法。控制器逻辑350的实施例可以被配置来以单独或分布实现方式运行。优化器360可以优化模型的代码、参数、性能(例如，执行速度)等。例如，优化器360可以优化代码以与在未优化代 码的情况下该代码执行的情况相比较，使得该代码占用更少的存储空间，使得该代码更有效地执行，使得该代码更快地执行等。优化器360也可以对控制器逻辑350执行优化，以例如优化用于控制器的参数。在一个实施例中，优化器360可以与编译器340、控制器逻辑350、代码生成器390等一起运行或可以被集成到编译器340、控制器逻辑350、代码生成器390等内。可以经由软件对象来实现优化器360的实施例，该软件对象与其他面向对象的软件交互，以例如接收优化器360所操作的数据。模拟引擎370可以执行用于执行模型以模拟系统的操作。模拟引擎370可以被配置来基于用户偏好或系统偏好来执行单独或远程模拟。报告引擎380可以基于建模环境220中的信息来产生报告。例如，报告引擎380可以产生用于指示控制器是否满足设计规范的报告、用于指示控制器是否以稳定方式运行的报告、用于指示模型是否正确地编译的报告等。报告引擎380的实施例可以以用于在显示装置250上显示的电子格式、以硬拷贝格式和/或以适用于在存储装置中存储的格式来产生手艮告。代码生成器390可以从模型生成代码。在一个实施例中，代码生成器390可以接收第一格式的代码，并且可以将该代码从第一格式转换成第二格式。在一个实施例中，代码生成器390可以从模型的至少一部分生成源代码、汇编语言代码、二进制代码、接口信息、配置信息、性能信息、任务信息等。例如，代码生成器390可以从模型生成C、C++、SyStemC、Java、结构化文本等代码。代码生成器390的实施例可以进一步从图形模型(例如，系统建模语言(SysML)、可扩展标记语言(XML)、实时和嵌入系统的建模和分析(MARTE)、硬件描述语言(HDL)、汽车开放系统架构(AUTOSAR)等)的一些或全部生成基于统一建模语言(UML)的表示和/或扩展。在一个实施例中，优化器370可以与代码生成器390交互，以生成根据参数(例如，存储器使用、执行速度、多处理等)优化的代码。与本发明的原理一致的建模环境的实施例可以进一步包括诸如验证组件、校验组件等的组件。本发明的实施例可以用于交互地以公式表示和求解多变量反馈控制问题，并且设计控制器以用在实质上任何顺序和/或延迟的非线性模型中。实施例可以被配置来使用精确的线性化技术以产生可以表示非线性模型的至少一部分的线性时间不变模型。示例件控制架构例如，本发明的实施例可以被应用到具有多个组件并且具有一个或多个反馈回路的控制架构，该多个组件除了别的之外可以包括以实质上任何顺序排列的控制器块。图4示出了可以应用本发明的实施例的示例性控制架构，S卩，在高攻击角度模式中的F-14中使用的自动驾驶仪。可以在GUI400中显示该自动驾驶仪，并且该自动驾驶仪可以包含包括增益和时间常数的8个可调整参数。图5示出了用于在蒸馏塔中使用的控制器的示例性架构。图5的控制器可以经由⑶1500向用户显示，并且可以包括需要调整的四个比例积分(PI)增益和2X2增益矩阵。图6示出了用于对于风力涡轮机的俯仰与偏航控制的示例性架构。图6的架构可以经由⑶1600向用户显示，并且可以包括需要调整的三个PI控制器和两个增益。如图6所示，用于本发明的实施例的G n可以包括多个界面，诸如窗口、窗格等。本发明的示例性实施例可以用于其他类型的架构和与在图4-6中和在本申请的其他位置所示的架构相比更复杂或更不复杂的架构。在此公开的示例性实施例和/或技术通过允许将结构简化为单个一般表示来允许任意控制结构的有效调整。示例件典型结构图7示出了可以用于表示变换的任意控制结构的示例性典型结构。参见图7，系统700可以经由界面向用户显示，并且可以包括H(s) 710，H(s) 710可以是线性模型，该线性模型将控制系统的固定组件组合为单个集中模型。在本发明的一个实施例中，H(s)710可以表示系统的所有固定控制组件。系统700可以进一步包括控制器720，控制器720可以包括要调整的元素。例如，在一个示例性实施例中，控制器720可以是包括一个或多个块BJ30至Bn740的结构化控制器，该一个或多个块表示要调整的控制元素。例如，当控制器720包括单个块时，该块被称为B1,并且，具有三个块的控制器720包括块&、82和^。要调整的控制元素可以在设计上变化。例如，要调整的元素可以包括在被控对象或控制器中的增益、动态元素(例如，传递函数、状态空间模型等)和/或设计参数。控制器720的示例性实施例可以包括块B1至Bn的块对角集合，并且可以被称为结构化控制器720。结构化控制器720可以包括重复的块(S卩，诸如B2的特定块可以沿着对角线出现多次)。可以使用在频域中的对应的等式来表示系统700，该等式例如是:
权利要求
1.一种计算机实现的方法，用于调整在任意反馈控制结构中的设计参数，所述方法包括: 识别一个或多个可调整组件，其中，每个可调整组件包括: 被调整的一个或多个自由参数； 识别一个或多个反馈回路，其中，所述一个或多个反馈回路包括所述一个或多个可调整组件； 将所述任意反馈控制结构变换成标准形式，其中所述标准形式包括: 集中线性模型，所述集中线性模型包括所述任意反馈控制结构中的已知和固定的组件，以及 使用所述可调整组件形成的集合，其中所述集合被分组成块对角方式； 使用Hm目标或约束来表达设计目标和设计要求，其中，所述Hm目标或约束与在闭环系统中的一个或多个点对点传递函数相关； 静态地或动态地参数化所述可调整组件； 基于所述参数化来与所述可调整组件的自由参数交互；以及 基于从一类非平滑H⑴优化算法中选择的成员使用调整器来调整所述反馈控制结构，其中，所述调整器: 作用于所述标准形式，` 当所述可调整组件具有块对角形式时作用于所述可调整参数，以及 调整所述参数以: 最小化所述H 目标,或 执行所述H 约束。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，使用MATLAB兼容语言来执行所述调整。
3.根据权利要求1所述的方法，其中，从用于图形建模环境的模块集选择所述可调整组件。
4.根据权利要求1所述的方法，其中，所述调整的速度支持所述任意反馈控制结构的交互设计和调整。
5.根据权利要求1所述的方法，其中，在多个点对点闭环传递函数上指定各自的目标或约束为用户简化多目标或多要求设计任务。
6.根据权利要求1所述的方法，其中，所述使用进一步包括: 将所述设计要求应用至所述点对点传递函数，以及 其中，所述应用促成多目标和多要求设计任务的公式化。
7.一个或多个永久计算机可读介质，用于存储可执行指令，所述可执行指令当在处理器上被执行时实现API，所述API用于静态地指定可调整组件、动态地指定可调整组件、以及与所述可调整组件的参数交互，所述介质用于存储一个或多个可执行指令，所述一个或多个可执行指令用于: 识别预定义界面，其中，所述预定义界面包含用于预定义的一组组件的参数化； 实现一组算术运算； 实现一组帮助函数； 使用所述算术运算和所述帮助函数来动态地创建可调整组件，所述动态地创建进一步包括: 组合基本参数组件，以及 固定系数或固定组件；以及 产生所述可调整组件的参数模型，所述参数模型: 解释所述可调整组件的可调整参数，以及 允许用户输入与所述可调整参数交互，所述用户输入: 初始化所述可调整参数， 固定所述可调整参数，或 释放所述可调整参数中的所选择的一些。
8.根据权利要求7所述的介质，其中，以MATLAB兼容语言来实现所述可调整组件。
9.根据权利要求7所述的介质，其中，从模块集选择所述可调整组件，其中所述模块集与图形建模环境相关联。
10.一个或多个永久计算机可读介质，用于存储可执行指令，所述可执行指令当在处理器上被执行时实现应用程序接口(API)，所述应用程序接口用于建立任意反馈控制结构的标准形式以及用于指定在设计要求的H⑴公式化中使用的点对点传递函数，所述介质用于存储一个或多个可执行指令，所述一个或多个可执行指令用于: 与用户输入机构交互，其中所述用户输入机构使用输入句法来指定算运算符和框图操作，其中所述输入句 法允许 用户: 输入线性时间不变模型组件，其中，所述线性时间不变模型组件线性时间不变模型中被使用； 输入基于软件的界面，其中，所述基于软件的界面描述具有可调参数的可调整组件； 使用以下中的一个或多个将所述线性时间不变模型组件与所述基于软的界面进行组合: 算术运算符，以及 框图操作，其中所述框图操作包括: 串联连接， 并联连接，或者 反馈连接； 与所述用户输入机构交互，所述交互允许所述输入句法: 递增地构造整体控制系统的标准形式，所述标准形式包括所述线时间不变模型组件和所述可调整组件，以及 基于所述标准形式来生成参数模型，其中: 所述参数模型适于向优化器输入，以及 所述参数模型被配置为调整以满足设计要求。
11.根据权利要求10所述的方法，进一步包括: 使用优化器优化所述参数模型，其中，所述优化: 与所述标准形式和所述可调整参数交互以: 最小化H 目标,或者 执行H °o约束。
12.根据权利要求10所述的方法，进一步包括: 向所述用户输入机构提供帮助函数，当用户使用所述输入句法与所述API交互时允许用户经由所述输入机构访问所述帮助函数。
13.根据权利要求10所述的方法，进一步包括: 提供函数，其中: 所述函数与所述输入机构兼容，以及 根据所述输入句法来与所述函数交互；以及 使用所述函数来: 查询所述控制系统，或者 分析所述控制系统。
14.根据权利要求10所述的方法，其中，使用MATLAB兼容语言来构造所述标准形式。
15.根据权利要求10所述的方法，其中，从用于图形建模环境的模块集选择所述可调整组件。
16.根据权利要求10所述的方法，其中，所述调整的速度支持所述任意反馈控制结构的交互设计和调整。
17.根据权利要求10所述的方法，其中，使用增益调度来控制所述任意反馈控制结构。
18.一种计算机实现的方法，用于以编程方式以公式将回路成形要求表示为H⑴公式，所述方法包括: 接收: 用于开环增益的目标形状，或 用于所述目标形状的代理；以及 与软件工具交互，所述软件工具: 从目标回路形状或代理得出控制结构和滤波器， 从所得出的控制结构和滤波器构造标准形式，以及 从所得出的控制结构和滤波器构造H 约束， 其中， 所述标准形式和所述H⑴约束捕获针对控制系统的设计要求。
19.根据权利要求18所述的方法，其中，使用MATLAB兼容语言来构造所述标准形式。
20.根据权利要求18所述的方法，其中，所述软件工具与Simulink兼容环境或Labview兼容环境交互。
21.根据权利要求18所述的方法，其中，所述软件工具的速度支持交互控制系统设计。
22.一种用于利用标准形式的结构的计算机实现的方法，其中利用用于标准形式的结构增强调整器算法的性能，所述方法包括: 接收由优化器在优化过程期间供应的可调整参数的值； 通过下述方式使用构造过程来构造用于可调整参数值的标准形式的状态空间模型: 使用软件对象来实现与所述可调整参数相关联的可调整组件， 使得每一个软件对象负责针对所接收的参数值提供其状态空间表示， 聚合状态空间矩阵以产生用于所述可调整组件的聚合的状态空间矩阵，以及 将所述可调整组件的聚合的状态空间矩阵与集中被控对象模型的状态空间表示进行组合以获得所述标准形式的期望的闭环状态空间模型；高速缓存所述构造过程的中间结果以加速随后的梯度计算； 通过下述方式来计算梯度信息: 区分目标和约束， 使用用于构造所述标准形式的状态空间模型的相同软件对象， 使得每一个软件对象负责针对所接收到的参数提供标量值函数的梯度，其中，所述标量值函数是应用规则的副产品，以及 使用高速缓存的中间结果来将由每一个可调整组件供应的梯度数据聚合成所述目标和约束的整体梯度。
23.根据权利要求22所述的方法，其中，使得所述梯度信息能够获得，而不要求代表处理器的另外的计算。
24.根据权利要求22所述的方法，其中，得出用于所述可调整参数的给定值的闭环系统的成本几乎可忽略。
25.根据权利要求22所述的方法，其中，使用链规则来区分所述目标和约束。
26.根据权利要求22所述的方法，其中，所述调整器算法实时操作。
27.根据权利要求26所述的方法，其中，在一个或多个现场可编程门阵列(FPGA)、专用集成电路(ASIC)、专用 集成处理器(ASIP)、可编程逻辑器件(PLD)、多核装置、图形处理单元(GPU )、数字信号处理器(DSP )或核中实现所述调整器算法。
28.根据权利要求26所述的方法，其中，在分布式计算环境中实现所述调整器算法。
全文摘要
示例性实施例允许用户交互地使用公式表示并且求解多变量反馈控制问题。例如，用户可以解决问题，其中，多个控制元素分布在一个或多个反馈回路上，并且需要被联合调整以最优化控制系统的整体性能和健壮性。实施例允许用户以用户熟悉的格式来指定设计要求和目标。实施例可以对可调整参数进行操作，以便以满足由用户提供的设计要求和/或目标的方式来解决控制问题。
文档编号G05B13/04GK103229113SQ201180056737
公开日2013年7月31日 申请日期2011年9月29日 优先权日2010年9月29日
发明者P·加希奈特, P·阿帕卡瑞恩, D·诺尔 申请人:数学工程公司