第一章计算机仿真技术概论[001].pptVIP

控制系统的分析是进行控制系统设计的基础,同时也是工程实际当中解决问题的主要方法,因而对控制系统的分析在控制系统仿真中具有举足轻重的作用。通过求取系统的零极点增益模型直接获得系统的零极点,从而可以直接对控制系统的稳定性及是否为最小相位系统作出判断。控制系统的经典分析方法（时域、频域分析）是目前控制系统界进行科学研究的主要方法,是进行控制系统设计的基础,要求熟练掌握单位阶跃响应、波特图等常用命令的使用。根轨迹分析是求解闭环特征方程根的简单的图解方法,要求熟练掌握根轨迹的绘制。本章小结4.闭环：cloop（单位反馈）格式：[ac,bc,cc,dc]=cloop(a,b,c,d,sign)％通过将所有的输出反馈到输入，从而产生闭环系统的状态空间模型。当sign=1时采用正反馈；当sign=-1时采用负反馈；sign缺省时，默认为负反馈。[ac,bc,cc,dc]=cloop(a,b,c,d,outputs,inputs)％表示将指定的输出outputs反馈到指定的输入inputs，以此构成闭环系统的状态空间模型。一般为正反馈，形成负反馈时应在inputs中采用负值。[numc,denc]=cloop(num,den,sign)％表示由传递函数表示的开环系统构成闭环系统，sign意义与上述相同。举例应用:1）exp3_2.m系统1为:系统2为:求按串联、并联、正反馈、负反馈连接时的系统状态方程及系统1按单位负反馈连接时的状态方程。2）exp3_3.m 系统1.系统2方程如下所示。求部分并联后的状态空间,要求u11与u22连接,u13与u23连接,y11与y21连接。ctrb和obsv函数可以求出状态空间系统的可控性和可观性矩阵。格式:co=ctrb(a,b)ob=obsv(a,c)对于n×n矩阵a，n×m矩阵b和p×n矩阵cctrb(a,b)可以得到n×nm的可控性矩阵co=[baba2b…an-1b]obsv(a,c)可以得到nm×n的可观性矩阵ob=[ccaca2…can-1]’当co的秩为n时，系统可控；当ob的秩为n时，系统可观。exp3_4.m三、模型的属性本章小结在进行控制系统的仿真之前，建立系统的模型表达式是关键的一步。对于控制系统，有不同的分类，在本课程中主要讨论的是线性定常连续系统系统的描述有不同的方法:微分方程；传递函数；零极点增益模式；部分分式展开；状态空间模型等。系统的模型之间可以相互转换，要求熟练掌握各种模型之间转换的命令。模型之间可以进行连接，要求掌握常用的模型连接命令:串联、并联、反馈及闭环。CH4.控制系统的分析方法早期的控制系统分析过程复杂而耗时,如想得到一个系统的冲激响应曲线,首先需要编写一个求解微分方程的子程序,然后将已经获得的系统模型输入计算机,通过计算机的运算获得冲激响应的响应数据,然后再编写一个绘图程序,将数据绘制成可供工程分析的响应曲线。MATLAB控制系统工具箱和SIMULINK辅助环境的出现,给控制系统分析带来了福音。控制系统的分析包括系统的稳定性分析、时域分析、频域分析及根轨迹分析。第一节控制系统的稳定性分析对于连续时间系统,如果闭环极点全部在S平面左半平面,则系统是稳定的。对于离散时间系统,如果系统全部极点都位于Z平面的单位圆内,则系统是稳定的。若连续时间系统的全部零极点都位于S左半平面；或若离散时间系统的全部零极点都位于Z平面单位圆内,则系统是最小相位系统。一、系统稳定及最小相位系统判据2.直接判别MATLAB提供了直接求取系统所有零极点的函数，因此可以直接根据零极点的分布情况对系统的稳定性及是否为最小相位系统进行判断。二、系统稳定及最小相位系统的判别方法1.间接判别（工程方法）劳斯判据：劳斯表中第一列各值严格为正，则系统稳定，如果劳斯表第一列中出现小于零的数值，系统不稳定。胡尔维茨判据：当且仅当由系统分母多项式构成的胡尔维茨矩阵为正定矩阵时，系统稳定。例exp4_1.m已知某系统的模型如右所示:要求判断系统的稳定性及系统是否为最小相位系统。例exp4_2.m系统模型如下所示,判断系统的稳定性,以及系统是否为最小相位系统。ii=find(条件式)用来求取满足条件的向量的下标向量,以列向量表示。例如exp4_1.m中的条件式为real(p0),其含义就是找出极点向量p中满足实部的值大于0的所有元素下标,并将结果返回到ii向量中去。这