机械工程控制基础3.doc

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1、关于对Matlab软件的认识Matlab是美国MathWorks公司于20世纪80年代屮期推出的高性能数值计算软件，到H前为止，已经发展成为优秀的适合多学科的功能强人的科技应用软件之一，在30多个而向不同学科领域血扩展的工具箱的支持下，Matlab在许多学科领域屮成为计算机辅助设计与分析、算法研究与应用开发的基本工具和首选平台。Matlab的控制系统工具箱，主要处理--传递函数为主要特征的经典控制盒一状态空间为主要特征的现代控制屮的问题。该工具箱对控制系统的建模、分析和设计提供了一个完整的解决方案，是matlab最有力和最基本的工具箱乙一。其功能包括系统建模

2、、系统分析、系统设计。Matlab是以复数矩阵为最基本的运算单元。既可以对它整体的进行处理，也可以对它的某个或某些元索单独的进行处理。控制系统在matlab屮的数学描述主要有以下模型：传递函数模型、状态方程模型、零极点増益模型和部分分式模型。模型Z间可以互相转换。如对于下列传递函数：G创_5护+/^心+……+休$+仇屮ci+a2s,l~}++ans+an+}这两个向量分别用num和den表示。num=[bl,b2,…，bm,bm+1]den=[a」，a2,•••,an,an+1]各模型的连接有并联，串联和反馈几种。1、串联：格式：[a,b,c,d]=seri

3、es(al,bl,cl,dl,a2,b2,c2,d2)series为matlab中的函数串联连接两个状态空间系统。[a,b,c,d]二series(al,bl,cl,dl,a2,b2,c2,d2,outl,in2)outl和in2分别指定系统1的部分输出和系统2的部分输入进行连接。[num,den]=series(numl,deni,num2,den2)将串联连接的传递函数进行相乘。2、并联：格式：[a,b,c,d]=parallel(al,bl,cl,dl,a2,b2,c2,d2),parallel为matlab屮的函数。并联连接两个状态空间系统[a,b,

4、c,d]=parallel(al,bl,cl,dl,a2,b2,c2,d2,inpl,inp2,outl,out2)npl和inp2分别指定两系统中要连接在起的输入端编号，从ul,u2,…,un依次编号为1,2,…，门；outl和out2分别指定要作相加的输出端编号，编号方式与输入类似。iwl和inp2既可以是标量也可以是向量。outl和out2用法与之相同。如inpl=l,inp2=3表示系统1的第一个输入端与系统2的第三个输入端相连接。若inpl=[l3],inp2=[21]则表示系统1的第一个输入与系统2的第二个输入连接，以及系统1的第三个输入与系统2

5、的第一个输入连接。［num,den］二parallel(numl,deni,num2,den2),将并联连接的传递函数进行相加。3、反馈：格式:［a,b,c,d］=feedback(al,bl,cl,dl,a2,b2,c2,d2)feedback为matlab中的函数将两个系统按反馈方式连接，一般而言，系统1为对象，系统2为反馈控制器。［a,b,c,d］二feedback(al,bl,cl,dl,a2,b2,c2,d2,sign)系统1的所有输出连接到系统2的输入，系统2的所有输出连接到系统1的输入，sign用来指示系统2输出到系统1输入的连接符号,sign

6、缺省吋,默认为负,即sign=-lo总系统的输入/输出数等同于系统lo［a,b,c,d］二feedback(al,bl,cl,dl,a2,b2,c2,d2,inpl,out1)部分反馈连接,将系统1的指定输出outl连接到系统2的输入，系统2的输出连接到系统1的指定输入inpl,以此构成闭环系统。［num,den］=feedback(numl,deni,num2,den2,sign)可以得到类似的连接，貝是子系统和闭环系统均以传递函数的形式表示。sign的含义与前述相同。控制系统的分析方法控制系统的分析是进行控制系统设计的基础，同吋也是工程实际为屮解决问题的

7、主要方法，因而对控制系统的分析在控制系统仿真屮具有举足轻重的作用。控制系统的分析包括系统的吋间响应分析、频率特性分析，稳定性分析等。控制系统的经典分析方法(时域、频域分析)是H前控制系统界进行科学研究的主要方法。线性系统的时间响应分析：Matlab的Control工具箱提供了很多线性系统在特定输入下仿真的函数，例如连续吋间系统在阶跃输入激励下的仿真函数step0,脉冲激励下的仿真函数impulse()及任意输入激励下的仿真函数1sim()等，其中阶跃响应函数stepO的调用格式，［y,x］=step(sys,t)或［y,x］=step(sys)其中sys可以

8、由tf()或zpk()函数得到，t为选定的仿真时间向