MATLAB在自动控制中的应用.ppt

适用专业： 农业电气化及自动化 电气工程及其自动化 机械设计制造及其自动化 甘肃农业大学工学院 专题内容 ※ 数学模型的表示及相互转换 ※ 基于MATLAB的线性系统时域分析 ※ MATLAB在根轨迹中的应用 ※ MATLAB在频域中的应用 ※ 基于Simulink的控制系统建模与仿真 数学模型的表示及相互转换 一、常用的四种数学模型 1. 传递函数模型（tf模型） 调用格式： 构成分子、分母的向量应按降幂排列，缺项用“0”补齐 2. 零极点模型（zpk模型） z表示零点-zero p表示极点-pole g表示根轨迹增益-gain 调用格式： 3. 频率响应数据模型（frd模型） 调用格式1： 调用格式2： 4. 状态空间模型（ss模型） 调用格式: 表1 线性定常系统数学模型的生成及转换函数 函数名称 功能 tf 生成(或转换）传递函数模型 zpk 生成(或转换）零极点增益模型 frd 建立频率响应数据模型 ss 生成(或转换）状态空间模型 二、数学模型参数的获取 表2 模型参数的获取函数 函数名称 使用方法 功能 tfdata [num,den]=tfdata(sys) 得到变换后的传递函数模型参数 ssdata [a,b,c,d]=ssdata(sys) 得到变换后的状态空间模型参数 zpkdata [z,p,k]=zpkdata(sys0 得到变换后的零极点增益模型参数 frddata [resp,freq]=frd(sys) 得到变换后的频率响应数据模型参数 三、数学模型的转换 表3 模型转换函数及格式 函数名称 转换格式 tf2ss [a,b,c,d]=tf2ss(num,den) tf2zp [z,p,k]=tf2zp(num,den) ss2tf [num,den]=ss2tf(a,b,c,d,iu) ss2zp [z,p,k]=ss2zp（a,b,c,d,iu） zp2tf [num,den]=zp2tf(z,p,k) zp2ss [a,b,c,d]=zp2ss(z,p,k) 基于MATLAB的线性系统时域分析 一、系统动态性能分析 函数名称 功能 调用格式 step 计算并绘制线性定常系统阶跃响应 step（sys） stepplot 绘制系统阶跃响应曲线并返回句柄图形 h= stepplot（sys） impulse 计算并绘制线性定常系统脉冲响应 impulse（sys） impulseplot 绘制系统脉冲响应曲线并返回句柄图形 h=impulse（sys） initial 计算并绘制连续时间系统零输入响应 initial（sys，x0) Initialplot 绘制系统零输入响应曲线并返回句柄图形h=initialplot(sys,x0) lsim 仿真线性定常连续模型对任意输入的响应lsim(sys,u,t) lsimplot 绘制系统任意输入的响应并返回句柄图形h=lsimplot(sys,u,t) gensig 产生输入信号 [u,t]=gensig(type,tau) Type定义的信号形式为’sin”,”square”-方波，“pulse”-周期性脉冲 二、系统稳定性分析 表4 函数名称 功能 调用格式 roots 求系统的特征根 roots(sys) pole 求系统的极点 pole(sys) pzmap 绘制零极点图 [p,z]=pzmap（sys） limt 求极限 limit(F,x,a) MATLAB在根轨迹中的应用 一、系统根轨迹绘制及分析 表5 函数名称 功能 函数名称 功能 damp 计算自然频率和阻尼比 dcgain 计算低频(稳态)增益 esort 连续时间模型根据实部排序 pole,eig 计算线性定常系统的极点 zero 计算线性定常系统的零点 pzmap 绘制线性定常系统的零极点图 rlocus 计算并绘制根轨迹 rlocusplot 绘制根轨迹并返回句柄 rlocfind 计算给定根的根轨迹增益 roots 计算多项式的根 sgrid 在连