第二章-控制系统MATLAB应用概要PPT课件

第二章控制系统MATLAB应用,第二章控制系统MATLAB应用,一、MATLAB简介二、MATLAB基本操作三、控制系统的数学模型的MATLAB描述四、MATLAB应用实训,一、MATLAB简介二、MATLAB的基本语句结构,第一节MATLAB简介,MATLAB的含义是矩阵实验室(MATrixLABoratory),它是一套用于数值计算的高性能可视化软件。,1.什么是MTALAB,一、MATLAB简介,2.MTALAB的功能和特点,功能和特点,数值计算功能,符号计算功能,数据分析和可视化功能,文字处理功能,Simulink动态仿真功能,3.MATLAB工具箱1）控制系统工具箱2）系统辨识工具箱3）多变量频率设计工具箱4）神经网络工具箱5）信号处理工具箱6）模糊推理系统工具箱,4.MATLAB的工作环境,MATLAB语言的全部功能都是在MATLAB的工作环境中实现的。启动MATLAB后，操作界面如图21所示。,图2-1MATLAB操作界面,二、MATLAB的基本语句结构,变量由变量名表示，变量的命名是以字母开头，后接字母、数字或下划线的字符串，最多31个字符，且区分大小写。,1.变量,2.运算符,例21A=,，B=,解:在命令窗口中输入矩阵A和B，并计算其C=A+B，D=A-B，E=A*B。A=43;56;B=21;34;C=A+BC=64810D=A-BD=2222E=A*BE=17162829,，求这2个矩阵的相加、相减、相乘运算。,MATLAB采用命令形式的表达式语句，每一个命令行就是一个语句。MATLAB的语句有2种形式：1)表达式2)变量=表达式表达式由变量名、常数、函数和运算符构成。如下面的表达式都是合法的表达式。例如：3*sin(2*x)2*a+c*d,3.表达式,第二节MATLAB基本操作,一、MATLAB基本命令二、MATLAB文件基础,一、MATLAB基本命令,1.文件管理,表26MATLAB的文件管理命令,将矩阵的元素用“”括起来，按矩阵行的顺序输入各元素，同一行的各元素之间用空格或逗号分割，行与行之间用分号或Enter隔开。,2.矩阵运算,3.数学函数,MATLAB使用行向量来表示多项式的系数，行向量中各元素按照多项式项的次数从高到低排列,对于多项式,可以用行向量来表示。,4.多项式运算,注意：对于系数为0的项，必须用0填充。,5.图形绘制,表2-10MATLAB的绘图和图形修饰命令,第三节控制系统的数学模型的MATLAB描述,一、传递函数描述,二、环节组合,三、结构图描述及转换,一、传递函数描述,微分方程形式,2传递函数形式,二、环节组合,比例环节,2.惯性环节,3.积分环节,4.微分环节,三、结构图描述及转换,1.串联结构的等效变换,2.并联结构的等效变换,3.反馈连接的等效变换,第四节MATLAB应用实训,一、时域表达式与传递函数转换,二、结构图等效变换,三、对温度控制系统进行MATLAB仿真,1.用MATLAB求时域表达式的拉氏变换,例212求,和,解:M文件如下:symst;%指定t为符号变量x1t=sin(2*t)subplot(2,2,1);ezplot(x1t)x2t=exp(-2*t),的拉氏变换。,一、时域表达式与传递函数转换,subplot(2,2,2);ezplot(x2t)x1s=laplace(x1t)subplot(2,2,3);ezplot(x1s)x2s=laplace(x2t)subplot(2,2,4);ezplot(x2s),输出结果:x1t=sin(2*t)x2t=exp(-2*t)x1s=2/(s2+4)x2s=1/(s+2),2.用MATLAB求解信号的拉氏逆变换,解:M文件如下:symss;%指定s为符号变量xs=atan(1/s)%atan为反正切函数subplot(2,1,1);ezplot(xs)xt=ilaplace(xs)subplot(2,1,2);ezplot(xt),例213求下列复频域函数的拉氏逆变换,输出结果为xs=atan(1/s)xt=1/t*sin(t),例214两个子系统,按图所示的方式进行反馈连接，求闭环系统的传递函数。,二、结构图等效变换,解:在命令窗口中输入numg=251;deng=123;numh=510;denh=110;num,den=feedback(numg,deng,numh,denh)%sign缺省，表示负反馈连接执行后输出结果：num=2255110den=11577840由此得到的闭环系统的传递函数为：,三、对温度控制系统进行MATLAB仿真,例216有一温度控制系统如图213所示，蒸汽与冷流体直接接触，将冷流体加热，工艺要求热物料出口温度一定。方框图如图214所示。已知：,，,，,，,，,，,试绘制出：系统在,阶跃设定作用下的过渡过程曲线。,阶跃干扰作用下的过渡过程曲线。,系统在冷物料温度,图213温度控制系统图,图214温度控制系统方框图,程序如下：Gm=tf(1,2.51);Go=tf(5.4,51);Gc=1.6;Gv=1.5;G1=feedback(Go*Gv*Gc,Gm);G=G1*Gm;t=0:0.1:12;y1=step(G,t);,Gf=tf(1,51);G2=feedback(Gm,Go*Gv*