控制工程基础pp教案实验1 典型环节的模拟(matlab应用于机械控制工程).docVIP

线性控制系统分析与设计 6.1.2传递函数描述法 MATLAB中使用tf命令来建立传递函数。 语法： G tf num,den %由传递函数分子分母得出 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6.1续】将二阶系统描述为传递函数的形式。 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 MATLAB中使用zpk命令可以来实现由零极点得到传递函数模型。 语法： G zpk z,p,k %由零点、极点和增益获得 说明：z为零点列向量；p为极点列向量；k为增益。 【例6.1续】得出二阶系统的零极点，并得出传递函数。 z roots num p roots den zpk z,p,1 程序分析：roots函数可以得出多项式的根，零极点形式是以实数形式表示的。 部分分式法是将传递函数表示成部分分式或留数形式： 【例6.1续】将传递函数转换成部分分式法，得出各系数。 [r,p,k] residue num,den 2. 脉冲传递函数描述法 脉冲传递函数也可以用tf命令实现。 语法： G tf num,den,Ts %由分子分母得出脉冲传递函数 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。 【例6.2续】创建离散系统脉冲传递函数。 num1 [0.5 0]; den [1 -1.5 0.5]; G1 tf num1,den,-1 3. 零极点增益描述法 离散系统的零极点增益用zpk命令实现。 语法： G zpk z,p,k,Ts %由零极点得出脉冲传递函数 【例6.2续】使用zpk命令产生零极点增益传递函数。 G3 zpk [0],[0.5 1],0.5,-1 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 控制系统工具箱中有各种不同模型转换的函数，如下表6.1所示为线性系统模型转换的函数。 表表 ss2tf [num,den] ss2tf a,b,c,d,iu 状态空间转换为传递函数 ss2zp [z,p,k] ss2zp a,b,c,d,iu 状态空间转换为零极点描述 zp2ss [a,b,c,d] zp2ss z,p,k 零极点描述转换为状态空间 zp2tf [num,den] zp2tf z,p,k 零极点描述转换为传递函数 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 语法： get G %获取对象的所有属性值 get G,’PropertyName’,… %获取对象的某些属性值 说明：G为模型对象名；’PropertyName’为属性名。 2 set命令用于修改对象属性名 语法： set G,’PropertyName’,PropertyValue,… %修改对象的某些属性值 【例6.5】已知二阶系统的传递函数，获取其传递函数模型的属性，并将传递函数修改为。 num 1; den [1 1.414 1]; G tf num,den ; get G %获取所有属性 set G,den,[1 2 1],Variable,s %设置属性 G 6.3结构框图的模型表示 1. 串联结构 SISO的串联结构是两个模块串联在一起，如图6.1所示。 实现串联结构传递函数的命令： G G1*G2 G series G1,G2 2. 并联结构 SISO的并联结构是两个模块并联在一起，如图6.2所示。 实现并联结构传递函数的命令： G G1+G2 G parallel G1,G2 3. 反馈结构 反馈结构是前向通道和反馈通道模块构成正反馈和负反馈，如图6.3所示。 实现反馈结构传递函数的命令： 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。 【例6.6】根据系统的结构框图求出整个系统的传递函数，结构框图如图6.4所示，其中，，，。 G1 tf 1,[1 2 1] G2 tf 1,[1 1] ; G3 tf 1,[2 1] ; G4 tf 1,[1 0] ; G12 G1+G2 %并联结构 G34 G3-G4 %并联结构 G feedback G12,G34,-1 %反馈结构 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：