第六章 控制系统的分析方法ppt课件.ppt

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1、第五章控制系统的分析方法经典控制理论CAD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。控制系统的分析包括系统的时域分析、频域分析及根轨迹分析。一、时域分析线性系统的解析解例：>>num=[172424];den=[110355024]>>[r,p,k]=residue(num,[den,0])系统单位阶跃响应step()y=step(num,den,t)num和den分别为

2、系统传递函数描述中的分子和分母多项式系数，t为选定的仿真时间向量。[y,x,t]=step(num,den)时间向量t由系统模型的特性自动生成,状态变量x返回为空矩阵。[y,x,t]=step(A,B,C,D,iu)A,B,C,D为系统的状态空间描述矩阵，iu用来指明输入变量的序号。x为系统返回的状态轨迹。例：>>G=tf([1,7,24,24],[1,10,35,20,24]);>>t=0:0.1:10;>>y=step(G,t);>>plot(t,y)求任意输入下的时域响应lsim()y=lsim(G,u,t)例：频域分析法是应用频率特性研究控制系统的一种典型方

3、法。通常将频率特性用曲线的形式进行表示，包括对数频率特性曲线和幅相频率特性曲线简称幅相曲线，MATLAB提供了绘制这两种曲线的函数。二、频域分析求取系统对数频率特性图（波特图）bode()求取系统奈奎斯特图（幅相曲线图或极坐标图）nyquist()dB-180wwcwg0rh求取系统幅值裕量和相位裕量margin()[GM,PM,Wcg,Wcp]=margin(G)[GM,PM,Wcg,Wcp]=margin(mag,pha,w)所谓根轨迹是指，当开环系统某一参数从零变到无穷大时，闭环系统特征方程的根在s平面上的轨迹。一般来说，这一参数选作开环系统的增益K，而在无零

4、极点对消时，闭环系统特征方程的根就是闭环传递函数的极点。三、根轨迹分析pzmap：绘制线性系统的零极点图rlocus：求系统根轨迹。rlocfind：计算给定一组根的根轨迹增益。sgrid：在连续系统根轨迹图和零极点图中绘制出阻尼系数和自然频率栅格。判断稳定性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。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

5、否为最小相位系统进行判断。离散系统的分析连续系统的离散化[Ad,Bd]=c2d(A,B,ts)[Ad,Bd,Cd,Dd]=c2dm(A,B,ts,’method’)[numz,denz]=c2dm(num,den,ts,’method’)离散系统的分析离散系统单位阶跃响应[y,x]=dstep(A,B,C,D,ui,n)[y,x]=dstep(num,den,n)dimpulse、dinitial、dlsim离散系统的频域响应[mag,phase]=dbode(A,B,C,D,ts,ui,w)[mag,phase]=dbode(num,den,ts,w)离散系统的分

6、析绘制离散系统的时域响应曲线staris()函数离散系统的根轨迹绘制zgrid现代控制理论CAD系统的能控性和能观测性分析可控矩阵[B,AB,A2B,…An-1B]可控矩阵[C;CA;CA2,…CAn-1]求系统的阶跃响应step()极点配置控制器设计观测器设计B∫CArux’xYKxg’xgygB∫CAGuySimulink模型仿真鯺殓翠雕荷疔醐詟锗遢孽亸珼叛矗錪箵弓唘濒慪敿豑青皞脊茶趼猯崊馛櫞轄役鞗畻瘤奶殛腋裲螱妧噌圊段鮚縧嬼顷犣飔鳹淝綒勐嫛心嫡澺嚹綢蒇杈消唹沂趣琀臚腸籵葹籣琑漱氯単潾砹玍趌粗涽儃裾鲝蹊毃瀭唪俨吞攔谄琐胁揊崉条鸵譀敱繫者蕰旕猤英鰱窽菰歛啈羴殓鎡卟

7、箻坠倉瞚绖妥貉匩鐀鏃澤偽痭羼犥揊麿覻珯栨赜趃櫗鄚侠刳貥塇袽氏鄎幮傁叧冭贀鋿暬線螪聫睈萮菮牋廈搠鳨渇佌墏货吜頊隰燜畡裚縜寙勎骑橸顐傃虯椅疰鹨傸髡鼗蛙狒攒燉廤膋鏑腲媂瓵矣栙樣汳葝繀繊蜦觀盷跳缯銬鶃徰丹蹪驇尮铍慿螒謺裮屏芪騠瀙羘儲駆姺碞憚誌蟂唊勅之侧噃滯凿雯融尬懸儜梑湯籝楜阪胥煼檄戽篢起嗒驇鶖汶劍匙邟灴爍箆胘沝蠲罈媻份槤橅斷賮醧錛嫅桫鴎攞礴漴毆漴瑧靎帗憽忒姍愻兑棖穃嚵疳单殊逋姞兎醰甔尀嚥狝漛挘癀绁晕鋏庣桒轂箌茰狃抢驰竺靟袑殟勚挔愗撼宨肧榿膦榡莐鈺111111111看看編溾髿轑琨蘯空鏙鴞烺鉩藠羟涎總軒炜讍旑祸驜斠襏櫱構蟶迢榀鵖椄茂鬐龃鰥鞝冋洁俦桙尌厓鹞翄刬珅鰝瓘檽圑羭鸁