第四章MATLAB在控制系統(tǒng)仿真中的應(yīng)用ppt課件

1、第四章第四章 MATLAB在控制系統(tǒng)仿真中的應(yīng)用在控制系統(tǒng)仿真中的應(yīng)用 控制系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型對于控制系統(tǒng)的研究具有重要意義。要對系統(tǒng)進(jìn)行仿真研究，首先應(yīng)建立系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型，在此模型的基礎(chǔ)上建立系統(tǒng)的仿真模型，然后進(jìn)行仿真，分析研究系統(tǒng)，并設(shè)計出相應(yīng)的控制器對系統(tǒng)進(jìn)行控制，使系統(tǒng)響應(yīng)達(dá)到預(yù)期目標(biāo)。本章重點：本章重點：控制系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型的基本描述方法控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性分析 控制系統(tǒng)的根軌跡 系統(tǒng)的頻率響應(yīng) 線性系統(tǒng)時間響應(yīng)分析 一、控制系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型的基本描述方法G(s)= G(s)= 控制系統(tǒng)仿真中，主要用控制系統(tǒng)仿真中，主要用4 4種形式的數(shù)學(xué)模型：傳遞函數(shù)、種形式的數(shù)學(xué)模型：傳遞函數(shù)、零極點模型、結(jié)

2、構(gòu)圖形式和狀態(tài)方程模型。零極點模型、結(jié)構(gòu)圖形式和狀態(tài)方程模型。 11211121)()(nnnmmmasasabsbsbsusy)()()()()()(321321nmpspspspszszszszsk傳遞函數(shù)傳遞函數(shù)零極點零極點狀態(tài)方程狀態(tài)方程結(jié)構(gòu)圖形式結(jié)構(gòu)圖形式 X = Ax + Bu Y = Cx + Du 4.1.1 控制系統(tǒng)的傳遞函數(shù)描述 用分子分母的系數(shù)構(gòu)成兩個向量，唯一的確定出來：用分子分母的系數(shù)構(gòu)成兩個向量，唯一的確定出來： num=b1,b2,bnden =a1,a2,an 留意：構(gòu)成分子，分母向量按降冪排列的順序。留意：構(gòu)成分子，分母向量按降冪排列的順序。 傳遞函數(shù)的分子、

3、分母均為多項式相乘的形式時，不能傳遞函數(shù)的分子、分母均為多項式相乘的形式時，不能直接寫出，可借助多項式乘法運(yùn)算函數(shù)直接寫出，可借助多項式乘法運(yùn)算函數(shù)conv( )來處理，來處理，以便獲得分子、分母多項式向量。以便獲得分子、分母多項式向量。 )()()()(5s2s3s1ss6s6s2s4sG233224.1.2 控制系統(tǒng)的零極點模型 4.1.3 控制系統(tǒng)狀態(tài)方程模型 4.1.4 控制系統(tǒng)工具箱中的LTI對象 4.1.5 控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)圖描述及轉(zhuǎn)換 二、控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性分析 控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性分析三、控制系統(tǒng)的根軌跡 閉環(huán)極點閉環(huán)極點r向量），即對應(yīng)于增益的閉環(huán)極點為向量），即對應(yīng)于增益的閉環(huán)極點

4、為r(i) sgrid()函數(shù)：繪制連續(xù)時間系統(tǒng)根軌跡和零極點圖中的阻函數(shù)：繪制連續(xù)時間系統(tǒng)根軌跡和零極點圖中的阻尼系數(shù)和自然頻率柵格線尼系數(shù)和自然頻率柵格線 控制系統(tǒng)的根軌跡控制系統(tǒng)的根軌跡 四、系統(tǒng)的頻率響應(yīng)四、系統(tǒng)的頻率響應(yīng) 111211121nnnmmmmasasasabsbsbsb11211121)()()()()()(nnnnmmmmajajajabjbjbjb1 系統(tǒng)頻率響應(yīng)曲線的繪制系統(tǒng)頻率響應(yīng)曲線的繪制( (一一) ) 系統(tǒng)頻率響應(yīng)曲線的繪制系統(tǒng)頻率響應(yīng)曲線的繪制( (二二) ) 計算控制系統(tǒng)的穩(wěn)定裕度計算控制系統(tǒng)的穩(wěn)定裕度 ， - -根據(jù)幅值、相位數(shù)據(jù)計算穩(wěn)定裕度。根據(jù)幅值、相位數(shù)據(jù)計算穩(wěn)定裕度。 margin(sys) margin(sys) - -在當(dāng)前圖形窗口中繪制出系統(tǒng)裕度在當(dāng)前圖形窗口中繪制出系統(tǒng)裕度的的BodeBode圖。圖。五、線性系統(tǒng)時間響應(yīng)分析五、線性系統(tǒng)時間響應(yīng)分析 4.5.1 系統(tǒng)階躍響應(yīng)4.5.2 系統(tǒng)脈沖響應(yīng) 4.5.3 任意輸入下系統(tǒng)響應(yīng) 線性系統(tǒng)時間響應(yīng)分析線性系統(tǒng)時間響應(yīng)分析( (一一) ) 線性系統(tǒng)時間響應(yīng)分析線性系統(tǒng)時間響應(yīng)分析( (二二) )525)(2sssG六、延遲系統(tǒng)的仿真六、延遲系統(tǒng)的仿真 Tse5443322154433221)()()()(2