MATLAB8在自動(dòng)控制系統(tǒng)中的應(yīng)用課件

MATLAB

在自動(dòng)控制中的應(yīng)用MATLAB

在自動(dòng)控制中的應(yīng)用1內(nèi)容控制系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型線性系統(tǒng)的時(shí)域分析根軌跡分析線性系統(tǒng)頻域分析控制系統(tǒng)的Simulink仿真控制系統(tǒng)計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)內(nèi)容控制系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型2線性控制系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型的MATLAB表示目的:掌握用MATLAB語言描述線性系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型的方法線性連續(xù)系統(tǒng)的描述方式有:傳遞函數(shù)狀態(tài)方程相互轉(zhuǎn)換線性控制系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型的MATLAB表示目的:掌握用MATLA3線性系統(tǒng)的傳遞函數(shù)模型連續(xù)動(dòng)態(tài)系統(tǒng):零初始下拉氏變換線性系統(tǒng)的傳遞函數(shù)模型連續(xù)動(dòng)態(tài)系統(tǒng):零初始下拉氏變換4線性系統(tǒng)的傳遞函數(shù)模型傳遞函數(shù)表示MATLAB輸入格式一MATLAB輸入格式二先用s=tf(‘s’)定義傳遞函數(shù)的算子,再用類似數(shù)學(xué)表達(dá)式的形式直接輸入系統(tǒng)的傳遞函數(shù)模型.線性系統(tǒng)的傳遞函數(shù)模型傳遞函數(shù)表示MATLAB輸入格式一MA5線性系統(tǒng)的傳遞函數(shù)模型例:傳遞函數(shù)模型方式一:num=[12241220];den=[24622];G1=tf(num,den)方式二:s=tf(‘s’)G2=(12*s^3+24*s^2+12*s+20)/(2*s^4+4*s^3+6*s^2+2*s+2)線性系統(tǒng)的傳遞函數(shù)模型例:傳遞函數(shù)模型方式一:num6線性系統(tǒng)的傳遞函數(shù)模型練習(xí):傳遞函數(shù)模型線性系統(tǒng)的傳遞函數(shù)模型練習(xí):傳遞函數(shù)模型7線性系統(tǒng)的狀態(tài)方程模型線性時(shí)不變系統(tǒng)的狀態(tài)方程MATLAB表示先將各個(gè)系數(shù)矩陣按照常規(guī)矩陣的方式輸入到工作空間,再用

G=ss(A,B,C,D)線性系統(tǒng)的狀態(tài)方程模型線性時(shí)不變系統(tǒng)的狀態(tài)方程MATLAB表8線性系統(tǒng)的傳遞函數(shù)模型帶有時(shí)間延時(shí)的狀態(tài)方程模型MATLAB表示G=ss(A,B,C,D,’inputdelay’,i,’outputdelay’,o)線性系統(tǒng)的傳遞函數(shù)模型帶有時(shí)間延時(shí)的狀態(tài)方程模型MATLAB9線性系統(tǒng)的零極點(diǎn)模型系統(tǒng)的零極點(diǎn)模型MATLAB表示系統(tǒng)增益極點(diǎn)零點(diǎn)注意:z零點(diǎn)向量P極點(diǎn)向量線性系統(tǒng)的零極點(diǎn)模型系統(tǒng)的零極點(diǎn)模型MATLAB表示系統(tǒng)增益10線性系統(tǒng)的零極點(diǎn)模型系統(tǒng)的零極點(diǎn)模型MATLAB表示二先用s=zpk(‘s’)定義零極點(diǎn)形式的拉氏算子,再按表達(dá)式輸入零極點(diǎn)模型.線性系統(tǒng)的零極點(diǎn)模型系統(tǒng)的零極點(diǎn)模型MATLAB表示二先用s11線性系統(tǒng)的零極點(diǎn)模型練習(xí):用上述兩種方法創(chuàng)建下面的零極點(diǎn)模型線性系統(tǒng)的零極點(diǎn)模型練習(xí):用上述兩種方法創(chuàng)建下面的零極點(diǎn)模型12線性離散時(shí)間系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型一般的單變量離散時(shí)間系統(tǒng)的差分方程離散傳遞函數(shù)模型Matlab表示T:采樣周期線性離散時(shí)間系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型一般的單變量離散時(shí)間系統(tǒng)的差分方程13線性離散時(shí)間系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型練習(xí):離散系統(tǒng)的傳遞函數(shù)模型如下,采樣周期都為T=0.1秒.采用zpk(z,p,k,’Ts’,T)的方法.線性離散時(shí)間系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型練習(xí):離散系統(tǒng)的傳遞函數(shù)模型如下,14線性離散時(shí)間系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型離散狀態(tài)方程模型Matlab表示帶有時(shí)間延時(shí)的狀態(tài)方程模型Matlab表示線性離散時(shí)間系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型離散狀態(tài)方程模型Matlab表示帶15結(jié)構(gòu)圖描述系統(tǒng)的化簡(jiǎn)子模塊典型連接結(jié)構(gòu)總系統(tǒng)互連子模塊模型總系統(tǒng)模型串聯(lián)并聯(lián)反饋結(jié)構(gòu)圖描述系統(tǒng)的化簡(jiǎn)子模塊典型連接結(jié)構(gòu)總系統(tǒng)互連子模塊模型總16結(jié)構(gòu)圖描述系統(tǒng)的化簡(jiǎn)串聯(lián)結(jié)構(gòu)并聯(lián)結(jié)構(gòu)正反饋結(jié)構(gòu)負(fù)反饋結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)圖描述系統(tǒng)的化簡(jiǎn)串聯(lián)結(jié)構(gòu)并聯(lián)結(jié)構(gòu)正反饋結(jié)構(gòu)負(fù)反饋結(jié)構(gòu)17結(jié)構(gòu)圖描述系統(tǒng)的化簡(jiǎn)練習(xí):反饋控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如下圖所示.各框圖傳遞函數(shù)為:求該系統(tǒng)的總模型.結(jié)構(gòu)圖描述系統(tǒng)的化簡(jiǎn)練習(xí):反饋控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如下圖所示.各框圖18結(jié)構(gòu)圖描述系統(tǒng)的化簡(jiǎn)結(jié)構(gòu)圖的等效變換分支點(diǎn)后移分支點(diǎn)前移反饋單位化結(jié)構(gòu)圖描述系統(tǒng)的化簡(jiǎn)結(jié)構(gòu)圖的等效變換分支點(diǎn)后移分支點(diǎn)前移反饋19結(jié)構(gòu)圖描述系統(tǒng)的化簡(jiǎn)結(jié)構(gòu)圖的簡(jiǎn)化:原結(jié)構(gòu)圖化簡(jiǎn)后結(jié)構(gòu)圖結(jié)構(gòu)圖描述系統(tǒng)的化簡(jiǎn)結(jié)構(gòu)圖的簡(jiǎn)化:原結(jié)構(gòu)圖化簡(jiǎn)后結(jié)構(gòu)圖20結(jié)構(gòu)圖描述系統(tǒng)的化簡(jiǎn)列寫出總系統(tǒng)模型symsG1G2G3G4H1H2H3C1=feedback(G4*G3,H3)C2=feedback(C1*G2,H2/G4)G=feedback(C2*G1,H1);pretty(G)結(jié)構(gòu)圖描述系統(tǒng)的化簡(jiǎn)列寫出總系統(tǒng)模型symsG1G2G21系統(tǒng)模型的相互轉(zhuǎn)換連續(xù)模型離散模型Gz=c2d(G,T)離散模型連續(xù)模型G=d2c(Gz,T)系統(tǒng)模型傳遞函數(shù)G1=tf(G)系統(tǒng)模型狀態(tài)方程G1=ss(G)不唯一系統(tǒng)模型的相互轉(zhuǎn)換連續(xù)模型離散模型Gz=c2d(G,T)離散22線性控制系統(tǒng)的分析穩(wěn)定性分析繪制連續(xù)系統(tǒng)的零,極點(diǎn)圖.pzmap(G)tf2zp(G)求出系統(tǒng)的零,極點(diǎn).root(den)求分母多項(xiàng)式的根來確定系統(tǒng)的極點(diǎn)pole(G)求連續(xù)系統(tǒng)的極點(diǎn)zero(G)求線性定常系統(tǒng)的零點(diǎn)eig(G)求線性定常系統(tǒng)的特征根線性控制系統(tǒng)的分析穩(wěn)定性分析繪制連續(xù)系統(tǒng)的零,極點(diǎn)圖.pzm23線性控制系統(tǒng)的分析練習(xí):連續(xù)系統(tǒng)的傳遞函數(shù)為求:系統(tǒng)的零,極點(diǎn)及增益,并繪制其零、極點(diǎn)圖線性控制系統(tǒng)的分析練習(xí):連續(xù)系統(tǒng)的傳遞函數(shù)為求:系統(tǒng)的零,極24線性控制系統(tǒng)的分析系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)特性分析---單位階躍響應(yīng)step(G)不返回變量將自動(dòng)繪制階躍響應(yīng)曲線[y,t]=step(G)自動(dòng)選擇時(shí)間向量,進(jìn)行階躍分析[y,t]=step(G,tf)設(shè)置系統(tǒng)的終止響應(yīng)時(shí)間y=step(G,t)用戶自己選擇時(shí)間向量t若要同時(shí)繪制出多個(gè)系統(tǒng)的階躍響應(yīng)曲線step(G1,’-’,G2,’-.b’,G3,’:r’)線性控制系統(tǒng)的分析系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)特性分析---單位階躍響應(yīng)ste25線性控制系統(tǒng)的分析例:已知帶時(shí)間延遲的連續(xù)模型為繪制出階躍響應(yīng)曲線.線性控制系統(tǒng)的分析例:已知帶時(shí)間延遲的連續(xù)模型為繪制出階躍26線性控制系統(tǒng)的分析系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)特性分析---單位脈沖響應(yīng)impulse()其調(diào)用格式與step()函數(shù)完全一致.線性控制系統(tǒng)的分析系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)特性分析---單位脈沖響應(yīng)imp27線性控制系統(tǒng)的分析系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)特性分析---任意輸入下系統(tǒng)的響應(yīng)lsim()其調(diào)用格式與step()函數(shù)的格式較類似,不同點(diǎn)是要提供輸入信號(hào).lsim(G,u,t)系統(tǒng)模型輸入信號(hào)值時(shí)間點(diǎn)線性控制系統(tǒng)的分析系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)特性分析---任意輸入下系統(tǒng)的響28線性控制系統(tǒng)的分析例:系統(tǒng)模型為輸入信號(hào)為繪制出系統(tǒng)時(shí)域響應(yīng)曲線.G=tf(0.1134,[1.784.481],’iodelay’,0.72)t=[0:0.1:15];u=1-exp(-t).*sin(3*t+1);lsim(G,u,t);線性控制系統(tǒng)的分析例:系統(tǒng)模型為輸入信號(hào)為29線性控制系統(tǒng)的分析根軌跡分析根軌跡:設(shè)開環(huán)傳遞函數(shù)為G,控制器為增益K,整個(gè)控制系統(tǒng)是由單位負(fù)反饋構(gòu)成的閉環(huán)系統(tǒng),則閉環(huán)系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型為Gc(s)=KG(s)/(1+KG(s)),其特征根由方程1+KG(s)=0求出,K值變化,特征根的變化曲線.rlocus(G)

不返回變量將自動(dòng)繪制根軌跡曲線rlocus(G,K)給定增益向量,繪制根軌跡曲線[R,K]=rlocus(G)R為閉環(huán)特征根構(gòu)成的復(fù)數(shù)矩陣rlocus(G1,’-’,G2,’-.b’,G3,’:r’)同時(shí)繪制若干系統(tǒng)的根軌跡線性控制系統(tǒng)的分析根軌跡分析根軌跡:設(shè)開環(huán)傳遞函數(shù)為G,控30線性控制系統(tǒng)的分析例:系統(tǒng)開環(huán)模型:S=tf(‘s’);G=10/(s*(s+3)*(s^2+3*s+4));rlocus(G);grid%繪制系統(tǒng)的根軌跡曲線,并繪制等阻尼線繪制出系統(tǒng)的根軌跡.根軌跡分析線性控制系統(tǒng)的分析例:系統(tǒng)開環(huán)模型:S=tf(‘s’);繪31線性控制系統(tǒng)的分析例:離散系統(tǒng)開環(huán)模型:z=tf(‘z’,’Ts’,0.1);G=0.52*(z-0.49)*(z^2+1.28*z+0.4385)/…((z-0.78)*(z+0.29)*(z^2+0.7*z+0.1586));rlocus(G);grid%繪制系統(tǒng)的根軌跡曲線,并繪制等阻尼線已知系統(tǒng)的采用周期為Ts=0.1s,繪制出系統(tǒng)的根軌跡.根軌跡分析線性控制系統(tǒng)的分析例:離散系統(tǒng)開環(huán)模型:z=tf(‘z’,32線性控制系統(tǒng)的分析線性系統(tǒng)頻域分析Nyquist圖Bode圖Nichols圖繪制控制系統(tǒng)的頻率特性(頻域響應(yīng))圖采用nyquist,bode,nichols函數(shù)實(shí)現(xiàn)線性控制系統(tǒng)的分析線性系統(tǒng)頻域分析Nyquist圖繪制控制系33線性控制系統(tǒng)的分析頻域分析nyquist(G)不返回變量將自動(dòng)繪制nyquist圖nyquist(G,{m,M})給定頻率范圍繪制nyquist圖nyquist(G,)給定頻率向量繪制nyquist圖[R,I,]=nyquist(G)計(jì)算Nyquist響應(yīng)數(shù)值nyquist(G1,’-’,G2,’-.b’,G3,’:r’)繪制幾個(gè)系統(tǒng)的Nyquist圖:G(j)=P()+jQ(),用橫坐標(biāo)表示實(shí)部,用縱坐標(biāo)表示虛部,將G(j)在復(fù)數(shù)平面上表示出來的曲線.線性控制系統(tǒng)的分析頻域分析nyquist(G)不34線性控制系統(tǒng)的分析例:連續(xù)線性系統(tǒng)的傳遞函數(shù)模型:s=tf(‘s’);G=(s+8)/(s*(s^2+0.2*s+4)*(s+1)*(s+3));nyquist(G),gridset(gca,’Ylim’,[-1.51.5])繪制出系統(tǒng)的Nyquist圖,并疊印等幅值圓.頻域分析線性控制系統(tǒng)的分析例:連續(xù)線性系統(tǒng)的傳遞函數(shù)模型:s=tf35線性控制系統(tǒng)的分析頻域分析bode(G)不返回變量將自動(dòng)繪制Bode圖bode(G,{m,M})給定頻率范圍繪制Bode圖bode(G,)給定頻率向量繪制Bode圖[A,,]=bode(G)計(jì)算Bode響應(yīng)數(shù)值bode(G1,’-’,G2,’-.b’,G3,’:r’)繪制幾個(gè)系統(tǒng)的Bode圖:G(j)=A()e-j(),以為橫坐標(biāo),幅值為縱坐標(biāo),稱為幅頻特性.以為橫坐標(biāo),以幅角為縱坐標(biāo),稱為相頻特性.橫坐標(biāo)以對(duì)數(shù)形式表示,幅值采用對(duì)數(shù)變換,M()=20lg[A()],單位分貝;相位單位常取角度.線性控制系統(tǒng)的分析頻域分析bode(G)不返回變36線性控制系統(tǒng)的分析例:連續(xù)線性系統(tǒng)的傳遞函數(shù)模型:s=tf(‘s’);G=(s+8)/(s*(s^2+0.2*s+4)*(s+1)*(s+3));bode(G);繪制出系統(tǒng)的Bode圖.頻域分析線性控制系統(tǒng)的分析例:連續(xù)線性系統(tǒng)的傳遞函數(shù)模型:s=tf37線性控制系統(tǒng)的分析頻域分析nichols(G)不返回變量將自動(dòng)繪制Bode圖nichols(G,{m,M})給定頻率范圍繪制Bode圖nichols(G,)給定頻率向量繪制Bode圖[A,,]=nichols(G)計(jì)算Bode響應(yīng)數(shù)值nichols(G1,’-’,G2,’-.b’,G3,’:r’)繪制幾個(gè)系統(tǒng)的Nichols圖:G(j)=A()e-j(),用橫坐標(biāo)表示相位,用縱坐標(biāo)表示單位為dB的幅值.grid函數(shù)可以疊印出等幅值曲線和等相位曲線線性控制系統(tǒng)的分析頻域分析nichols(G)不38線性控制系統(tǒng)的分析頻域分析MATLAB中提供的各種頻域響應(yīng)分析函數(shù),同樣直接適用于離散的系統(tǒng)模型.線性控制系統(tǒng)的分析頻域分析MATLAB中提39MATLAB

在自動(dòng)控制中的應(yīng)用MATLAB

在自動(dòng)控制中的應(yīng)用40內(nèi)容控制系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型線性系統(tǒng)的時(shí)域分析根軌跡分析線性系統(tǒng)頻域分析控制系統(tǒng)的Simulink仿真控制系統(tǒng)計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)內(nèi)容控制系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型41線性控制系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型的MATLAB表示目的:掌握用MATLAB語言描述線性系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型的方法線性連續(xù)系統(tǒng)的描述方式有:傳遞函數(shù)狀態(tài)方程相互轉(zhuǎn)換線性控制系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型的MATLAB表示目的:掌握用MATLA42線性系統(tǒng)的傳遞函數(shù)模型連續(xù)動(dòng)態(tài)系統(tǒng):零初始下拉氏變換線性系統(tǒng)的傳遞函數(shù)模型連續(xù)動(dòng)態(tài)系統(tǒng):零初始下拉氏變換43線性系統(tǒng)的傳遞函數(shù)模型傳遞函數(shù)表示MATLAB輸入格式一MATLAB輸入格式二先用s=tf(‘s’)定義傳遞函數(shù)的算子,再用類似數(shù)學(xué)表達(dá)式的形式直接輸入系統(tǒng)的傳遞函數(shù)模型.線性系統(tǒng)的傳遞函數(shù)模型傳遞函數(shù)表示MATLAB輸入格式一MA44線性系統(tǒng)的傳遞函數(shù)模型例:傳遞函數(shù)模型方式一:num=[12241220];den=[24622];G1=tf(num,den)方式二:s=tf(‘s’)G2=(12*s^3+24*s^2+12*s+20)/(2*s^4+4*s^3+6*s^2+2*s+2)線性系統(tǒng)的傳遞函數(shù)模型例:傳遞函數(shù)模型方式一:num45線性系統(tǒng)的傳遞函數(shù)模型練習(xí):傳遞函數(shù)模型線性系統(tǒng)的傳遞函數(shù)模型練習(xí):傳遞函數(shù)模型46線性系統(tǒng)的狀態(tài)方程模型線性時(shí)不變系統(tǒng)的狀態(tài)方程MATLAB表示先將各個(gè)系數(shù)矩陣按照常規(guī)矩陣的方式輸入到工作空間,再用

G=ss(A,B,C,D)線性系統(tǒng)的狀態(tài)方程模型線性時(shí)不變系統(tǒng)的狀態(tài)方程MATLAB表47線性系統(tǒng)的傳遞函數(shù)模型帶有時(shí)間延時(shí)的狀態(tài)方程模型MATLAB表示G=ss(A,B,C,D,’inputdelay’,i,’outputdelay’,o)線性系統(tǒng)的傳遞函數(shù)模型帶有時(shí)間延時(shí)的狀態(tài)方程模型MATLAB48線性系統(tǒng)的零極點(diǎn)模型系統(tǒng)的零極點(diǎn)模型MATLAB表示系統(tǒng)增益極點(diǎn)零點(diǎn)注意:z零點(diǎn)向量P極點(diǎn)向量線性系統(tǒng)的零極點(diǎn)模型系統(tǒng)的零極點(diǎn)模型MATLAB表示系統(tǒng)增益49線性系統(tǒng)的零極點(diǎn)模型系統(tǒng)的零極點(diǎn)模型MATLAB表示二先用s=zpk(‘s’)定義零極點(diǎn)形式的拉氏算子,再按表達(dá)式輸入零極點(diǎn)模型.線性系統(tǒng)的零極點(diǎn)模型系統(tǒng)的零極點(diǎn)模型MATLAB表示二先用s50線性系統(tǒng)的零極點(diǎn)模型練習(xí):用上述兩種方法創(chuàng)建下面的零極點(diǎn)模型線性系統(tǒng)的零極點(diǎn)模型練習(xí):用上述兩種方法創(chuàng)建下面的零極點(diǎn)模型51線性離散時(shí)間系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型一般的單變量離散時(shí)間系統(tǒng)的差分方程離散傳遞函數(shù)模型Matlab表示T:采樣周期線性離散時(shí)間系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型一般的單變量離散時(shí)間系統(tǒng)的差分方程52線性離散時(shí)間系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型練習(xí):離散系統(tǒng)的傳遞函數(shù)模型如下,采樣周期都為T=0.1秒.采用zpk(z,p,k,’Ts’,T)的方法.線性離散時(shí)間系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型練習(xí):離散系統(tǒng)的傳遞函數(shù)模型如下,53線性離散時(shí)間系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型離散狀態(tài)方程模型Matlab表示帶有時(shí)間延時(shí)的狀態(tài)方程模型Matlab表示線性離散時(shí)間系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型離散狀態(tài)方程模型Matlab表示帶54結(jié)構(gòu)圖描述系統(tǒng)的化簡(jiǎn)子模塊典型連接結(jié)構(gòu)總系統(tǒng)互連子模塊模型總系統(tǒng)模型串聯(lián)并聯(lián)反饋結(jié)構(gòu)圖描述系統(tǒng)的化簡(jiǎn)子模塊典型連接結(jié)構(gòu)總系統(tǒng)互連子模塊模型總55結(jié)構(gòu)圖描述系統(tǒng)的化簡(jiǎn)串聯(lián)結(jié)構(gòu)并聯(lián)結(jié)構(gòu)正反饋結(jié)構(gòu)負(fù)反饋結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)圖描述系統(tǒng)的化簡(jiǎn)串聯(lián)結(jié)構(gòu)并聯(lián)結(jié)構(gòu)正反饋結(jié)構(gòu)負(fù)反饋結(jié)構(gòu)56結(jié)構(gòu)圖描述系統(tǒng)的化簡(jiǎn)練習(xí):反饋控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如下圖所示.各框圖傳遞函數(shù)為:求該系統(tǒng)的總模型.結(jié)構(gòu)圖描述系統(tǒng)的化簡(jiǎn)練習(xí):反饋控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如下圖所示.各框圖57結(jié)構(gòu)圖描述系統(tǒng)的化簡(jiǎn)結(jié)構(gòu)圖的等效變換分支點(diǎn)后移分支點(diǎn)前移反饋單位化結(jié)構(gòu)圖描述系統(tǒng)的化簡(jiǎn)結(jié)構(gòu)圖的等效變換分支點(diǎn)后移分支點(diǎn)前移反饋58結(jié)構(gòu)圖描述系統(tǒng)的化簡(jiǎn)結(jié)構(gòu)圖的簡(jiǎn)化:原結(jié)構(gòu)圖化簡(jiǎn)后結(jié)構(gòu)圖結(jié)構(gòu)圖描述系統(tǒng)的化簡(jiǎn)結(jié)構(gòu)圖的簡(jiǎn)化:原結(jié)構(gòu)圖化簡(jiǎn)后結(jié)構(gòu)圖59結(jié)構(gòu)圖描述系統(tǒng)的化簡(jiǎn)列寫出總系統(tǒng)模型symsG1G2G3G4H1H2H3C1=feedback(G4*G3,H3)C2=feedback(C1*G2,H2/G4)G=feedback(C2*G1,H1);pretty(G)結(jié)構(gòu)圖描述系統(tǒng)的化簡(jiǎn)列寫出總系統(tǒng)模型symsG1G2G60系統(tǒng)模型的相互轉(zhuǎn)換連續(xù)模型離散模型Gz=c2d(G,T)離散模型連續(xù)模型G=d2c(Gz,T)系統(tǒng)模型傳遞函數(shù)G1=tf(G)系統(tǒng)模型狀態(tài)方程G1=ss(G)不唯一系統(tǒng)模型的相互轉(zhuǎn)換連續(xù)模型離散模型Gz=c2d(G,T)離散61線性控制系統(tǒng)的分析穩(wěn)定性分析繪制連續(xù)系統(tǒng)的零,極點(diǎn)圖.pzmap(G)tf2zp(G)求出系統(tǒng)的零,極點(diǎn).root(den)求分母多項(xiàng)式的根來確定系統(tǒng)的極點(diǎn)pole(G)求連續(xù)系統(tǒng)的極點(diǎn)zero(G)求線性定常系統(tǒng)的零點(diǎn)eig(G)求線性定常系統(tǒng)的特征根線性控制系統(tǒng)的分析穩(wěn)定性分析繪制連續(xù)系統(tǒng)的零,極點(diǎn)圖.pzm62線性控制系統(tǒng)的分析練習(xí):連續(xù)系統(tǒng)的傳遞函數(shù)為求:系統(tǒng)的零,極點(diǎn)及增益,并繪制其零、極點(diǎn)圖線性控制系統(tǒng)的分析練習(xí):連續(xù)系統(tǒng)的傳遞函數(shù)為求:系統(tǒng)的零,極63線性控制系統(tǒng)的分析系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)特性分析---單位階躍響應(yīng)step(G)不返回變量將自動(dòng)繪制階躍響應(yīng)曲線[y,t]=step(G)自動(dòng)選擇時(shí)間向量,進(jìn)行階躍分析[y,t]=step(G,tf)設(shè)置系統(tǒng)的終止響應(yīng)時(shí)間y=step(G,t)用戶自己選擇時(shí)間向量t若要同時(shí)繪制出多個(gè)系統(tǒng)的階躍響應(yīng)曲線step(G1,’-’,G2,’-.b’,G3,’:r’)線性控制系統(tǒng)的分析系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)特性分析---單位階躍響應(yīng)ste64線性控制系統(tǒng)的分析例:已知帶時(shí)間延遲的連續(xù)模型為繪制出階躍響應(yīng)曲線.線性控制系統(tǒng)的分析例:已知帶時(shí)間延遲的連續(xù)模型為繪制出階躍65線性控制系統(tǒng)的分析系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)特性分析---單位脈沖響應(yīng)impulse()其調(diào)用格式與step()函數(shù)完全一致.線性控制系統(tǒng)的分析系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)特性分析---單位脈沖響應(yīng)imp66線性控制系統(tǒng)的分析系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)特性分析---任意輸入下系統(tǒng)的響應(yīng)lsim()其調(diào)用格式與step()函數(shù)的格式較類似,不同點(diǎn)是要提供輸入信號(hào).lsim(G,u,t)系統(tǒng)模型輸入信號(hào)值時(shí)間點(diǎn)線性控制系統(tǒng)的分析系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)特性分析---任意輸入下系統(tǒng)的響67線性控制系統(tǒng)的分析例:系統(tǒng)模型為輸入信號(hào)為繪制出系統(tǒng)時(shí)域響應(yīng)曲線.G=tf(0.1134,[1.784.481],’iodelay’,0.72)t=[0:0.1:15];u=1-exp(-t).*sin(3*t+1);lsim(G,u,t);線性控制系統(tǒng)的分析例:系統(tǒng)模型為輸入信號(hào)為68線性控制系統(tǒng)的分析根軌跡分析根軌跡:設(shè)開環(huán)傳遞函數(shù)為G,控制器為增益K,整個(gè)控制系統(tǒng)是由單位負(fù)反饋構(gòu)成的閉環(huán)系統(tǒng),則閉環(huán)系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型為Gc(s)=KG(s)/(1+KG(s)),其特征根由方程1+KG(s)=0求出,K值變化,特征根的變化曲線.rlocus(G)

不返回變量將自動(dòng)繪制根軌跡曲線rlocus(G,K)給定增益向量,繪制根軌跡曲線[R,K]=rlocus(G)R為閉環(huán)特征根構(gòu)成的復(fù)數(shù)矩陣rlocus(G1,’-’,G2,’-.b’,G3,’:r’)同時(shí)繪制若干系統(tǒng)的根軌跡線性控制系統(tǒng)的分析根軌跡分析根軌跡:設(shè)開環(huán)傳遞函數(shù)為G,控69線性控制系統(tǒng)的分析例:系統(tǒng)開環(huán)模型:S=tf(‘s’);G=10/(s*(s+3)*(s^2+3*s+4));rlocus(G);grid%繪制系統(tǒng)的根軌跡曲線,并繪制等阻尼線繪制出系統(tǒng)的根軌跡.根軌跡分析線性控制系統(tǒng)的分析例:系統(tǒng)開環(huán)模型:S=tf(‘s’);繪70線性控制系統(tǒng)的分析例:離散系統(tǒng)開環(huán)模型:z=tf(‘z’,’Ts’,0.1);G=0.52*(z-0.49)*(z^2+1.28*z+0.4385)/…((z-0.78)*(z+0.29)*(z^2+0.7*z+0.1586));rlocus(G);grid%繪制系統(tǒng)的根軌跡曲線,并繪制等阻尼線已知系統(tǒng)的采用周期為Ts=0.1s,繪制出系統(tǒng)的根軌跡.根軌跡分析線性控制系統(tǒng)的分析例:離散系統(tǒng)開環(huán)模型:z=tf(‘z’,71線性控制系統(tǒng)的分析線性系統(tǒng)頻域分析Nyquist圖Bode圖Nichols圖繪制控制系統(tǒng)的頻率特性(頻域響應(yīng))圖采用nyquist,bode,nichols函數(shù)實(shí)現(xiàn)線性控制系統(tǒng)的分析線性系統(tǒng)頻域分析Nyquist圖繪制控制系72線性控制系統(tǒng)的分析頻域分析nyquist(G)不返回變量將自動(dòng)繪制nyquist圖nyquist(G,{m,M})給定頻率范圍繪制nyquist圖nyquist(G,)給定頻率向量繪制nyquist圖[R,I,]=nyquist(G)計(jì)算Nyquist響應(yīng)數(shù)值nyquist(G1,’-’,G2,’-.b’,G3,’:r’)繪制幾個(gè)系統(tǒng)的Nyquist圖:G(j)=P()+jQ(),用橫坐標(biāo)表示實(shí)部,用縱坐標(biāo)表示虛部,將G(j)在復(fù)數(shù)平面上表示出來的曲線.線性控制系統(tǒng)的分析頻域分析nyquist(G)不73線性控制