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第 7 章 控制系统的 MATLAB 仿真 （ 2 ）输入数据 离散部分 D(z) 的参数： CC=0.717 ； DD=[2.72,-1] ； ② 连续部分： 1 0 1 ? ? 0 1 10 0 ? ? W IJ ? ? P ? ? ? ? 2 1 1 ? ? 1 1 1 0 ? ? ③ 其他运行参数： T=1 ； T0=0 ； Tf=10 ； R=1 。 n=2 ； h=0.01 ； L1=5 ； nout=2 。 （ 3 ）在 MATLAB 命令窗口将上述数据输入，运行 CSS5 程序， 可得到仿真结果如图 7-32 所示。 96 第 7 章 控制系统的 MATLAB 仿真 （ a ）离散环节输出 （ b ）连续环节输出 图 7-32 例 7.13 的仿真结果 97 第 7 章 本章小结 MATLAB 提供了数学模型的建立和模型间转换函数，可采 用传递函数、零极点增益、状态空间以及动态结构图等来表示 控制系统。在 MATLAB 中，用 tf() 函数建立传递函数模型；用 zpk() 函数建立零极点增益模型；用 ss() 函数建立状态空间模型。 除了采用环节方框图模型的等效变换，在 MATLAB 工具箱中还 提供了 ss2tf() 、 ss2zp() 、 tf2ss() 、 tf2zp() 、 zp2ss() 、 zp2tf() 等 函数，可方便地实现传递函数、零极点增益与状态空间模型之 间的转换功能。 分析系统性能可利用 MATLAB 提供的单位阶跃响应函数 step() 、 单位脉冲响应函数 impulse() 、零输入响应函数 initial() 等来处 理连续系统的响应；利用单位阶跃响应函数 dstep() 、单位脉 冲响应函数 dimpulse() 、零输入响应函数 dinitial() 等来处理离 散系统的响应。 98 第 7 章 本章小结 在 MATLAB 中，可精确绘制 Bode 图、 Nyquist 曲线图和 Nichols 曲线图，并计算系统的截止频率、 - ? 穿越频率、相角 稳定裕度 ? 和幅值稳定裕度等频域性能指标，仿真和研究系 统控制过程的稳定性、快速性及稳态精度等性能。 对于常见的线性系统、非线性系统、采样系统都可以采 用 MATLAB 编程来实现仿真处理，仿真方法较直观，容易理 解，能够观察到系统的动态响应曲线，便于对控制系统的性 能进行分析，也方便了对系统的校正处理。 由于利用 MATLAB 对控制系统进行仿真方法简便、直观、 易实现，且可以通过数据、曲线、图形等形式表示出仿真的 最终结果，因此，在工程实践中得到了广泛的应用。 99 第 7 章 控制系统的 MATLAB 仿真 4 ）输出结果 [t,y] plot(t,y) % 输出数据形式结果 % 输出曲线形式结果 以上即为采用 MATLAB 语言实现面向典型闭环系统数字仿 真的程序，可编辑为 CSS1.m 文件存储起来。使用时，只要进 入到 MATLAB 命令窗口，按要求输入系统参数和运行参数，再 调用该文件，即可得到系统的仿真结果。 64 第 7 章 控制系统的 MATLAB 仿真 该程序中用到了几个 MATLAB 特殊功能函数，简要说明如下： eye(m,n) —— 产生 m ? n 型 I 阵，即主对角元素均为 1 ，其余元 素为零的长方阵 length( ) —— 求取括号内向量的维数 zeros(m,n) —— 产生 m ? n 型零阵 rot90( ) —— 将括号内矩阵左旋 90 ? fliplr( ) —— 将括号内矩阵或向量左右翻转 round( ) —— 对括号内运算取整 plot(t,y) —— 打印以 t 为横轴， y 为纵轴的 y(t) 曲线 65 第 7 章 控制系统的 MATLAB 仿真 7.5.2 面向结构图的线性系统仿真 1 ．仿真程序框图与程序实现 （ 1 ）程序框图的描述 当控制系统的数学模型以动态结构图的形式给出时，可 以用以下的方法处理，如图 7-15 所示。 （ 2 ）程序设计的实现 采用 MATLAB 语言编程，程序名为 CSS2.M ，保存为 M 文件。 66 开 始 第 7 章 输入系统参数 a i , b i , c i , d i ，连接矩阵非零元素 ? ij ， 初