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《第六章 MATLAB控制系统的分析方法ppt课件.ppt》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。
1、第六章控制系统的分析方法编写求解微分方程的子程序将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编写绘图程序，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。稳定性分析、时域分析、频域分析、根轨迹分析早期的控制系统分析过程----系统冲激响应曲线第一节控制系统的稳定性分析连续时间系统----如果闭环极点全部在S平面左半平面，则系统是稳定的。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。最小相位系统----连续时间系统的全部零极点都位于S左半平
2、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。1、间接判别（工程方法）2、直接判别已知某系统的模型：要求判断系统的稳定性及系统是否为最小相位系统。例.exp6_1.m例exp6_2.m系统模型如下所示，判断系统
3、的稳定性，以及系统是否为最小相位系统。ii=find(条件式)求取满足条件的向量的下标向量，以列向量表示。real(p>0)----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。如果找到了实部大于0的极点，则会将该极点的序号返回到ii下。如果最终的结果里ii的元素个数大于0，则认为找到了不稳定极点，因而给出系统不稳定的提示，若产生的ii向量的元素个数为0，则认为没有找到不稳定的极点，因而得出系统稳定的结论。pzmap(p,z)根据系统已知的零极点p和z绘制出系统的零极点图第二节控制系统的时域分析响应----零初始值
4、条件下某种典型的输入函数作用下对象的响应。常用的输入函数----单位阶跃函数和脉冲激励函数（即冲激函数）。一、时域分析的一般方法求取系统单位阶跃响应：step()求取系统的冲激响应：impulse()动态系统的性能用典型输入作用下的响应来描述1、step()函数状态变量y=step(num,den,t)：仿真时间向量，t=0:step:end等步长产生系统在仿真时刻各个输出所组成的矩阵[y,x,t]=step(num,den)时间向量,由系统模型的特性自动生成仅绘制系统的阶跃响应曲线求线性系统的稳态值[y,x,t]=step(A,B,C,D,iu
5、)：输入变量的序号系统返回的状态轨迹step(num,den)；step(num,den,t)；step(A,B,C,D,iu,t)；step(A,B,C,D,iu)；dc=dcgain(num,den),dc=dcgain(a,b,c,d)例exp6_3.m已知系统的开环传递函数为：求系统在单位负反馈下的阶跃响应曲线。sssssGo4036820)(234+++=2、impulse()函数调用方法与step()函数基本一致。y=impulse(num,den,t)；[y,x,t]=impulse(num,den)；[y,x,t]=impulse
6、(A,B,C,D,iu,t)impulse(num,den)；impulse(num,den,t)impulse(A,B,C,D,iu)；impulse(A,B,C,D,iu,t)例exp6_4.m已知系统的开环传递函数为：sssssGo4036820)(234+++=求系统在单位负反馈下的脉冲激励响应曲线。Exp6-5已知某典型二阶系统的传递函数为：2222)(nnnwswswsG++=x，,6.0=x5=nw求系统的阶跃响应曲线。例6-6已知某闭环系统的传递函数为：求其阶跃响应曲线。251096.116.02510)(23++++=sssss
7、G二、时域分析应用实例step()和impulse()函数本身可以处理多输入多输出的情况，因此编写MATLAB程序并不因为系统输入输出的增加而变得复杂。第三节控制系统的频域分析频率响应----系统对正弦输入信号的稳态响应，从中可得带宽、增益、转折频率、闭环稳定性等系统特征。频率特性----系统在正弦信号作用下，稳态输出与输入之比对频率的关系特性。一、频域分析的一般方法频域分析法是应用频率特性研究控制系统的一种典型方法。频率特性对数频率特性曲线幅相频率特性曲线bode()系统对数频率特性图（波特图）nyquist()幅相曲线图或极坐标图（系统奈奎斯
8、特图）1、对数频率特性图（波特图）横坐标----频率w，采用对数分度，弧度/秒[a,b,c,d]的每个输入自动绘制出一组Bode图。频率
