MATLAB实用教程(第2版)郑阿奇第六章精要.pptVIP

第6章 线性控制系统分析与设计 Control System 6.1线性系统的描述 6.2线性系统模型之间的转换 6.3结构框图的模型表示 6.4线性系统的时域分析 6.5线性系统的频域分析 6.6线性系统的根轨迹分析 6.1线性系统的描述6.1.1状态空间描述法 G ss a,b,c,d %由a、b、c、d参数获得状态方程模型 例如，二阶系统 6.1.2 传递函数描述法 G tf num,den 说明：num为分子向量，num [b1,b2,…,bm,bm+1]； den为分母向量，den [a1,a2,…,an-1,an]。 例：最佳二阶系统 。 num 1; den [1 1.414 1]; G tf num,den %得出传递函数 6.1.3 零极点描述法 G zpk z,p,k 说明：z为零点列向量；p为极点列向量；k为增益。 部分分式法： 使用residue将传递函数表示成部分分式或留数形式。 [r,p,k] residue num,den 6.1.4 离散系统的数学描述 1.?状态空间描述法 G ss a,b,c,d,Ts 说明：Ts为采样周期，为标量，当采样周期未指明可以用-1表示。 2. 脉冲传递函数描述法 G tf num,den,Ts 说明：Ts为采样周期，为标量，当采样周期未指明可以用-1表示，自变量用z表示。 3. 零极点增益描述法 G zpk z,p,k,Ts %由零极点得出脉冲传递函数 6.2 线性系统模型之间的转换6.2.1 连续系统模型之间的转换 1. 系统模型的转换 1 状态空间模型的获得 G ss 传递函数 %由传递函数转换获得 G ss 零极点模型 %由零极点模型转换获得 2 传递函数的获得 G tf 状态方程模型 %由状态空间转换 G tf 零极点模型 %由零极点模型转换 3 零极点模型的获得 G zpk 状态方程模型 %由状态方程模型转换 G zpk 传递函数 %由传递函数转换 2.模型参数的获取 [a,b,c,d] ssdata G %获取状态空间参数 [num,den] tfdata G %获取传递函数参数 [z,p,k] zpkdata G %获取零极点参数 例： [num,den] tfdata g num 1,1 1 6.2.2 连续系统与离散系统的转换 1.?c2d命令 c2d命令用于将连续系统转换为离散系统。 Gd c2d G,Ts,method %以采样周期Ts和method方法转换离散系统 2.?d2c命令 d2c命令用于将离散系统转换为连续系统。 G d2c Gd,method %转换为连续系统 3. d2d命令 d2d命令是将离散系统改变采样频率。 Gd2 d2d Gd1,Ts2 %转换离散系统的采样频率为Ts2 6.2.3 模型对象的属性 1. 模型对象的属性 2. get命令和set命令 1 get命令可以获取模型对象的所有属性 get G %获取对象的所有属性值 get G,’PropertyName’,… 2 set命令用于修改对象属性名 set G,’PropertyName’,PropertyValue,… 3. 直接获取和修改属性 可以直接用“.”符号来获取和修改属性。 6.3 结构框图的模型表示 1. 串联结构 G G1*G2 G series G1,G2 2. 并联结构 G G1+G2 G parallel G1,G2 3. 反馈结构 G feedback G1,G2,Sign 说明：Sign用来表示正反馈或负反馈，Sign -1或省略则表示为负反馈。 4. 复杂的结构框图 求取复杂结构框图的数学模型的步骤： 1 将各模块的通路排序编号； 2 建立无连接的数学模型：使用append命令实现各模块未连接的系统矩阵。 G append G1,G2,G3,… 3 指定连接关系：写出各通路的输入输出关系矩阵Q，第一列是模块通路编号，从第二列开始的几列分别为进入该模块的所有通路编号；INPUTS变量存储输入信号所加入的通路编号；OUTPUTS变量存储输出信号所在通路编号。 4 使用connect命令构造整个系统的模型。 Sys connect G,Q,INPUTS,OUTPUTS 6.4 线性系统的时域分析6.4.1 零输入响应分析 1. 连续系统的零输入响应 initial G,x0,Ts %绘制系统的零输入响应曲线 [y,t,x] initial G,x0,Ts 说明：G为系统模型，必须是状态空间模型；x0是初始条件；Ts为时间点。 6.4.2