推定用入力信号の振幅​のパラメータ変更によ​って、ボード線図の推​定結果が変わる要因に​何が考えられますか?

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Kei Kojima
Kei Kojima on 23 Mar 2017
Commented: Kei Kojima on 28 Mar 2017
 Simscapeのコントローラーを使用するマス―バネ―ダンパーのモデルから、Control System Toolboxを用いてボード線図の導出を行いました。 指令部を「入力の摂動」、Motion Sensor の出力部を「出力の測定値」として線形解析、推定を行った結果として、 推定用入力信号のチャープの振幅の設定値を変えるとボード線図の波形も変わる結果となりました。 上記サンプルモデルを例に波形が変わる要因としてどんなことが考えられるか教えてください。
シミュレーションの設定として、初期条件を0、機械系パラメータを1、PIゲインをそれぞれ1にして行いました。
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Kei Kojima
Kei Kojima on 27 Mar 2017
コメントありがとうございます。 添付したモデルから線形解析でlinsys1を導出します。そこから推定、チャープ信号の作成よりパラメータの計算を行います。この時に振幅の条件のみを1e-5、0.1、1と変更すると結果が変わると思います。

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Yoko
Yoko on 24 Mar 2017
線形解析と周波数推定で結果が変わる理由として、モデルに非線形要素が含まれることが考えられます。線形解析の場合、非線形要素は摂動法で近似されます。また周波数推定は、入力にサイン波を入れて、シミュレーションを行いますので、非線形の特性を持ったまま出力が計算され、入出力の信号に対し振幅・位相を計算します。ゲインを変更することで、結果が変わる要因として、例えば飽和要素がある場合に、理想的なサイン波の出力が出ないため、特性が変化する場合があります。
問題が再現する Simulinkモデル、モデルがない場合は Simulink モデルの図があるともう少し要因が特定できる場合もございます。

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Yoko
Yoko on 27 Mar 2017
モデルを添付頂き、ありがとうございました。 線形解析と、周波数推定(チャープ波・振幅1, 1e-5)を確認しました。 モデルには、特に非線形要素が含まれておらず、線形解析結果は理論通りの結果となるかと考えられます。 振幅がした場合の結果の不一致について、StepブロックなどのSourceブロックが影響する場合が考えられます。Sourceブロックの信号が大きくて、周波数推定の信号による応答の違いが小さい場合などがあります。ただし、添付のモデルについて、周波数推定を2パターンの振幅で試した限り、振幅1と振幅1e-5 で、同じような結果が得られていました。
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Kei Kojima
Kei Kojima on 28 Mar 2017
ありがとうございます。私の方の結果では添付画像のようになりますが、今回のモデルは振幅の設定を変えても同じ結果が得られるはずと考えてよろしいでしょうか? また、Stepブロックの設定は基本的に0にしてあります。

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