ControlSystemToolbox控制系統(tǒng)工具箱復(fù)習(xí)進(jìn)程

1、Good is good, but better carries it.精益求精，善益求善。ControlSystemToolbox控制系統(tǒng)工具箱-ControlSystemToolbox設(shè)計(jì)和分析控制系統(tǒng)HYPERLINK/videos/control-system-toolbox-overview-61197.html?type=shadow&prodcode=CT&produrl=control產(chǎn)品概覽1:56ControlSystemToolbox為系統(tǒng)地分析、設(shè)計(jì)和調(diào)節(jié)線性控制系統(tǒng)提供行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)算法和工具。您可以將您的系統(tǒng)指定為傳遞函數(shù)、狀態(tài)空間、零極點(diǎn)增益或頻率響應(yīng)模型。通過交互式工

2、具和命令行函數(shù)（如階躍響應(yīng)圖和波特圖），您可以實(shí)現(xiàn)時(shí)域和頻域中系統(tǒng)行為的可視化效果。可以使用自動(dòng)PID控制器調(diào)節(jié)、波特回路整形、根軌跡方法、LQR/LQG設(shè)計(jì)及其他交互式和自動(dòng)化方法來調(diào)節(jié)補(bǔ)償器參數(shù)。您可以通過校驗(yàn)上升時(shí)間、超調(diào)量、穩(wěn)定時(shí)間、增益和相位裕度及其他要求來驗(yàn)證您的設(shè)計(jì)。ControlSystemToolboxDesignandanalyzecontrolsystemsHYPERLINK/videos/control-system-toolbox-overview-61197.html?type=shadow&prodcode=CT&produrl=controlHYPERLINK/

3、videos/control-system-toolbox-overview-61197.html?type=shadow&prodcode=CT&produrl=controlProductOverview1:56ControlSystemToolboxprovidesindustry-standardalgorithmsandtoolsforsystematicallyanalyzing,designing,andtuninglinearcontrolsystems.Youcanspecifyyoursystemasatransferfunction,state-space,pole-ze

4、ro-gain,orfrequency-responsemodel.Interactivetoolsandcommand-linefunctions,suchasstepresponseplotandBodeplot,letyouvisualizesystembehaviorintimedomainandfrequencydomain.YoucantunecompensatorparametersusingautomaticPIDcontrollertuning,Bodeloopshaping,rootlocusmethod,LQR/LQGdesign,andotherinteractivea

5、ndautomatedtechniques.Youcanvalidateyourdesignbyverifyingrisetime,overshoot,settlingtime,gainandphasemargins,andotherrequirements.簡介ControlSystemToolbox為系統(tǒng)地分析、設(shè)計(jì)和調(diào)節(jié)線性控制系統(tǒng)提供行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)算法和工具。您可以將您的系統(tǒng)指定為傳遞函數(shù)、狀態(tài)空間、零極點(diǎn)增益或頻率響應(yīng)模型。通過交互式工具和命令行函數(shù)（如階躍響應(yīng)圖和波特圖），您可以實(shí)現(xiàn)時(shí)域和頻域中系統(tǒng)行為的可視化效果?？梢允褂米詣?dòng)PID控制器調(diào)節(jié)、波特回路整形、根軌跡方法、LQR/LQG設(shè)

6、計(jì)及其他交互式和自動(dòng)化方法來調(diào)節(jié)補(bǔ)償器參數(shù)。您可以通過校驗(yàn)上升時(shí)間、超調(diào)量、穩(wěn)定時(shí)間、增益和相位裕度及其他要求來驗(yàn)證您的設(shè)計(jì)。主要功能線性系統(tǒng)的傳遞函數(shù)、狀態(tài)空間、零極點(diǎn)增益和頻率響應(yīng)模型線性模型的串聯(lián)、并聯(lián)、反饋連接和一般框圖連接用于分析穩(wěn)定性和性能指標(biāo)的階躍響應(yīng)、奈奎斯特圖以及其他時(shí)域和頻域工具根軌跡圖、波特圖、LQR、LQG及其他經(jīng)典工具和狀態(tài)空間控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)方法自動(dòng)PID控制器調(diào)節(jié)模型表示方式轉(zhuǎn)換、連續(xù)時(shí)間模型離散化和高階系統(tǒng)的低階近似針對(duì)精確度和性能而優(yōu)化的LAPACK和SLICOT算法ControlandEstimationToolsManager（頂部）是一個(gè)基于工作流的GUI，

7、用來交互地分析、設(shè)計(jì)和調(diào)節(jié)控制器?？捎玫墓ぞ甙ǜ壽E圖、波特圖和階躍響應(yīng)圖（底部）。KeyFeaturesTransfer-function,state-space,pole-zero-gain,andfrequency-responsemodelsoflinearsystemsSeries,parallel,feedback,andgeneralblock-diagramconnectionoflinearmodelsStepresponse,Nyquistplot,andothertime-andfrequency-domaintoolsforanalyzingstabilityandp

8、erformancemeasuresRootlocus,Bodediagrams,LQR,LQG,andotherclassicalandstate-spacecontrolsystemdesigntechniquesAutomatictuningofPIDcontrollersModelrepresentationconversion,continuous-timemodeldiscretization,andlow-orderapproximationofhigh-ordersystemsLAPACKandSLICOTalgorithmsoptimizedforaccuracyandper

9、formanceControlandEstimationToolsManager(top),aworkflow-basedGUIthatletsyouinteractivelyanalyze,design,andtunecontrollers.Availabletoolsincluderootlocus,Bode,andstep-responseplots(bottom).使用ControlSystemToolbox線性控制技術(shù)是控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)和分析的基礎(chǔ)。ControlSystemToolbox可幫助您創(chuàng)建和操作控制系統(tǒng)的線性模型。使用交互式可視化工具，您可以分析這些模型，深入了解控制系統(tǒng)的行

10、為、性能和限制。您還可以使用單入/單出(SISO)和多入/多出(MIMO)設(shè)計(jì)方法，系統(tǒng)地調(diào)節(jié)控制系統(tǒng)參數(shù)。ControlSystemToolbox生成的線性模型可用于其他控制設(shè)計(jì)產(chǎn)品，如HYPERLINK/products/robust/RobustControlToolbox和HYPERLINK/products/mpc/ModelPredictiveControlToolbox。您可以使用HYPERLINK/products/simcontrol/SimulinkControlDesign搭配ControlSystemToolbox，在HYPERLINK/products/simulin

11、k/Simulink中進(jìn)行控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)和分析。通過PIDTunerGUI，調(diào)節(jié)由方程式定義的PID控制器C。您可以自動(dòng)計(jì)算初始設(shè)計(jì)，然后以交互方式調(diào)節(jié)響應(yīng)時(shí)間，重新計(jì)算PID增益。WorkingwithControlSystemToolboxLinearcontroltechniquesarethefoundationofcontrolsystemdesignandanalysis.ControlSystemToolboxletsyoucreateandmanipulatethelinearmodelsofyourcontrolsystem.Usinginteractivevisualizat

12、iontools,youcananalyzethesemodelstogaininsightintoyourcontrolsystemsbehavior,performance,andlimitations.Youcanalsosystematicallytunecontrolsystemparametersusingsingle-input/single-output(SISO)andmulti-input/multi-output(MIMO)designtechniques.LinearmodelsfromControlSystemToolboxcanbeusedinothercontro

13、ldesignproducts,suchasHYPERLINK/products/robust/RobustControlToolboxandHYPERLINK/products/mpc/ModelPredictiveControlToolbox.YoucanuseHYPERLINK/products/simcontrol/SimulinkControlDesigntogetherwithControlSystemToolboxforcontrolsystemdesignandanalysisinHYPERLINK/products/simulink/Simulink.TuningaPIDco

14、ntrollerC,definedbytheequation,withthePIDTunerGUI.YoucanautomaticallycalculateaninitialdesignandtheninteractivelyadjusttheresponsetimetorecomputePIDgains.創(chuàng)建和操作線性模型ControlSystemToolbox可幫助您創(chuàng)建和操作作為對(duì)象的系統(tǒng)線性模型。支持所有的標(biāo)準(zhǔn)模型表示形式，包括傳遞函數(shù)、零極點(diǎn)增益、顯式和描述器狀態(tài)空間以及頻率響應(yīng)數(shù)據(jù)。線性模型可以是SISO或MIMO、連續(xù)或離散的。您可以將PID控制器表示為PID對(duì)象。而且，您還可以

15、對(duì)帶有時(shí)間延遲的系統(tǒng)進(jìn)行精確建模和仿真，包括系統(tǒng)的反饋回路有延遲的情況。ControlSystemToolbox提供的命令用于：對(duì)線性模型進(jìn)行算術(shù)運(yùn)算通過簡單模型的串聯(lián)、并聯(lián)或反饋連接，構(gòu)建復(fù)雜的框圖，對(duì)連續(xù)時(shí)間模型進(jìn)行離散化處理，對(duì)高階模型進(jìn)行低階的近似計(jì)算，構(gòu)建受控對(duì)象的線性模型通常是設(shè)計(jì)控制系統(tǒng)的第一步。如果尚無可用的線性模型，可利用HYPERLINK/products/sysid/SystemIdentificationToolbox通過擬合測試數(shù)據(jù)構(gòu)建一個(gè)線性模型，或使用SimulinkControlDesign線性化一個(gè)Simulink模型。一旦創(chuàng)建了線性模型，便可使用Contro

16、lSystemToolbox分析該模型并設(shè)計(jì)控制器。用于創(chuàng)建和分析帶有控制器C和受控對(duì)象模型G的反饋回路的MATLAB代碼。受控對(duì)象模型被描述為第一階傳遞函數(shù)，延遲時(shí)間為T秒。CreatingandManipulatingLinearModelsControlSystemToolboxletsyoucreateandmanipulatelinearmodelsofyourcontrolsystemasobjects.Allstandardmodelrepresentationsaresupported,includingtransferfunction,zero-pole-gain,expli

17、citanddescriptorstatespace,andfrequency-responsedata.LinearmodelscanbeSISOorMIMO,andcontinuousordiscrete.YoucanrepresentPIDcontrollersasPIDobjects.Inaddition,youcanaccuratelymodelandsimulatesystemswithtimedelays,includingfeedbackloopswithdelays.ControlSystemToolboxprovidescommandsfor:Performingarith

18、meticonlinearmodelsBuildingcomplexblockdiagramsbyconnectingsimplemodelsinseries,parallel,orfeedbackDiscretizingcontinuous-timemodelsComputinglow-orderapproximationsofhigh-ordermodelsBuildingalinearmodelofyourplantisusuallythefirststepindesigningacontrolsystem.Ifnolinearmodelisavailable,youcanbuildon

19、ebyfittingtestdatausingHYPERLINK/products/sysid/SystemIdentificationToolbox,orbylinearizingaSimulinkmodelusingSimulinkControlDesign.Onceyouhavecreatedalinearmodel,youcanuseControlSystemToolboxtoanalyzeitanddesignacontroller.MATLABcodeforcreatingandanalyzingafeedbackloopwithcontrollerCandplantmodelG.

20、Theplantismodeledasafirst-ordertransferfunctionwithadelayofTseconds.分析模型ControlSystemToolbox提供各種GUI和命令行函數(shù)，用于分析線性模型。使用LTIViewerGUI，可以同時(shí)查看和比較多個(gè)線性模型的時(shí)間和頻率響應(yīng)。還可以檢查主要性能參數(shù)，比如上升時(shí)間，穩(wěn)定時(shí)間、最大超調(diào)量和穩(wěn)定裕度?？捎玫那€圖包括階躍響應(yīng)、脈沖響應(yīng)、波特圖、尼柯爾斯圖、奈奎斯特圖、奇異值分布和零極點(diǎn)分布。您可以模擬響應(yīng)用戶定義的輸入和初始條件，進(jìn)一步調(diào)查系統(tǒng)性能。LTIViewerGUI，用于在時(shí)域和頻域中分析線性模型的交互式工具。

21、您可以使用多種時(shí)域和頻域圖，同時(shí)比較多個(gè)線性模型。AnalyzingModelsControlSystemToolboxprovidesextensiveGUIsandcommand-linefunctionsforanalyzinglinearmodels.UsingtheLTIViewerGUI,youcanviewandcomparethetimeandfrequencyresponsesofseverallinearmodelsatonce.Youcanalsoinspectkeyperformanceparameters,suchasrisetime,settlingtime,max

22、imumovershoot,andstabilitymargins.Availableplotsincludestepresponse,impulseresponse,Bode,Nichols,Nyquist,singularvalue,andpole-zero.Youcansimulatetheresponsetouser-definedinputsandinitialconditionstofurtherinvestigatesystemperformance.LTIViewerGUI,aninteractivetoolforanalyzinglinearmodelsinthetimean

23、dfrequencydomains.Youcancompareseverallinearmodelsatonceusingavarietyoftime-domainandfrequency-domainplots.調(diào)節(jié)控制系統(tǒng)ControlSystemToolbox可通過SISO和MIMO設(shè)計(jì)方法，幫助您系統(tǒng)地調(diào)節(jié)控制系統(tǒng)參數(shù)。調(diào)節(jié)PID控制器ControlSystemToolbox提供一些通過PIDTunerGUI或命令行函數(shù)操作和調(diào)節(jié)PID控制器的工具。您可以：使用PID對(duì)象以標(biāo)準(zhǔn)或并聯(lián)形式表示連續(xù)時(shí)間或離散時(shí)間PID控制器自動(dòng)調(diào)節(jié)PID增益，平衡性能和魯棒性指定調(diào)節(jié)參數(shù)，如所需的響應(yīng)時(shí)間

24、和相位裕度調(diào)節(jié)SISO控制器借助ControlSystemToolbox中的SISO設(shè)計(jì)工具，您可以設(shè)計(jì)和分析SISO控制系統(tǒng)。您可以：設(shè)計(jì)通用控制組件，如PID、超前/滯后網(wǎng)絡(luò)和帶阻濾波器使用根軌跡圖、波特圖和尼柯爾斯圖等經(jīng)典工具，以圖形化方式調(diào)節(jié)SISO回路。在調(diào)節(jié)控制器的同時(shí)，監(jiān)視閉環(huán)響應(yīng)和性能要求評(píng)估設(shè)計(jì)因素，如采樣時(shí)間和控制器復(fù)雜度的選擇。除了傳遞函數(shù)和頻率響應(yīng)數(shù)據(jù)等標(biāo)準(zhǔn)模型表示方式以外，SISO設(shè)計(jì)工具還支持帶有時(shí)間延遲的系統(tǒng)。您還可以同時(shí)使用多個(gè)受控對(duì)象模型，針對(duì)不同的操作條件評(píng)估控制設(shè)計(jì)。SimulinkControlDesign使您能夠在包含多個(gè)SISO回路的Simulink

25、中調(diào)節(jié)控制器，從而擴(kuò)展ControlSystemToolbox的功能。您可以依次斷開SISO回路，實(shí)現(xiàn)回路交互作用的可視化，反復(fù)地調(diào)節(jié)每個(gè)回路，以獲得最佳總體性能。SimulinkControlDesign使您能夠?qū)⒄{(diào)節(jié)后的參數(shù)直接導(dǎo)出到Simulink，以便通過非線性仿真進(jìn)一步地驗(yàn)證設(shè)計(jì)。配合HYPERLINK/products/sl-design-optimization/SimulinkDesignOptimization一起使用時(shí)，SISO設(shè)計(jì)工具可幫助您優(yōu)化控制系統(tǒng)參數(shù)，加強(qiáng)基于時(shí)間和頻率的性能要求。配合RobustControlToolbox一起使用時(shí)，可讓您利用“H無窮”算法自動(dòng)

26、整形開環(huán)響應(yīng)。使用SISO設(shè)計(jì)工具調(diào)節(jié)多個(gè)受控對(duì)象模型的單個(gè)控制器。調(diào)節(jié)MIMO控制器ControlSystemToolbox支持成熟的MIMO設(shè)計(jì)方法，包括LQR/LQG和極點(diǎn)配置算法。它還提供觀測器的設(shè)計(jì)工具，包括卡爾曼濾波器的設(shè)計(jì)。TuningControlSystemsControlSystemToolboxletsyousystematicallytunecontrolsystemparametersusingSISOandMIMOdesigntechniques.TuningPIDControllersControlSystemToolboxprovidesHYPERLINK/di

27、scovery/pid-control.htmltoolsformanipulatingandtuningPIDcontrollersthroughthePIDTunerGUIorcommand-linefunctions.Youcan:UsePIDobjectstorepresentcontinuous-timeordiscrete-timePIDcontrollersinstandardorparallelformAutomaticallytunePIDgainstobalanceperformanceandrobustnessSpecifytuningparameters,suchasd

28、esiredresponsetimeandphasemarginHYPERLINK/products/demos/control/cst_pid/PIDControlDesignwithControlSystemToolbox9:35DesignPIDcontrollersusingControlSystemToolbox.TuningSISOControllersTheSISODesignToolinControlSystemToolboxletsyouthedesignandanalyzeSISOcontrolsystems.Youcan:Designcommoncontrolcompon

29、ents,suchasPIDs,lead/lagnetworks,andnotchfiltersGraphicallytuneSISOloopsusingclassicaltools,suchasrootlocus,Bodediagrams,andNicholschartsMonitorclosed-loopresponsesandperformancerequirementsinrealtimewhiletuningyourcontrollerEvaluatedesignfactors,suchaschoiceofsampletimeandcontrollercomplexityHYPERL

30、INK/products/demos/control/CST_SISO_Tool_DEMO/ControlSystemDesignwithSISODesignTool8:59DesigncontrolsystemswithSISODesigntool.Inadditiontostandardmodelrepresentations,suchastransferfunctionandfrequency-responsedata,theSISODesignToolsupportssystemswithtimedelays.Youcanalsoworkwithseveralplantmodelssimultaneouslytoevaluateyourcontroldesignfordifferentoperatingconditions.SimulinkControlDesignext