控制系统仿真ppt

1、控制工程基础控制工程基础绪论绪论 控制工程基础控制工程基础绪论绪论 控制工程基础控制工程基础绪论绪论 控制工程基础控制工程基础绪论绪论 控制工程基础控制工程基础绪论绪论 控制工程基础控制工程基础绪论绪论 控制工程基础控制工程基础绪论绪论 控制工程基础控制工程基础绪论绪论 线性线性非线性非线性离散离散连续连续微观微观宏观宏观静态静态随机性随机性确定性确定性时变时变时不变时不变动态动态控制工程基础控制工程基础绪论绪论 控制工程基础控制工程基础绪论绪论 控制工程基础控制工程基础绪论绪论 控制工程基础控制工程基础绪论绪论 由质量为由质量为m的木块、弹性系数为的木块、弹性系数为K的弹的弹簧和阻尼系数为簧

2、和阻尼系数为B的系统，试找出木块的系统，试找出木块的位移的位移x(t)与外力与外力f(t)之间的关系。之间的关系。22( )( )( )( )d x tdx tmBKx tf tdtdt( ) ( )ddx tftBdt22( )( )( )( ) sdd x tf tf tftmdt( )( )sf tKx t控制工程基础控制工程基础绪论绪论 如图，直流他励电动机；如图，直流他励电动机；u ua a是外加的输入变量电枢电是外加的输入变量电枢电压（伏），压（伏）， m m表示电动机的角转速（弧度表示电动机的角转速（弧度/ /秒），秒），为为输出量。讨论他们输出量。讨论他们之间的关系。之间的关系

3、。控制工程基础控制工程基础绪论绪论 ( )mm ammMC itCM式中，电动机转矩系数电枢电流产生的电磁转矩电磁转矩方程：电磁转矩方程：电动机轴上的转矩平衡方程：电动机轴上的转矩平衡方程：( )( )( )( )mmmmmccdtJftdtMtMtM (t)折合到电动机轴上 的总负载转矩消去中间变量：消去中间变量：)()()()()()()()(22tMRdttdMLtuCtCCfRdttdJRfLdttdJLcacaammemmammamamma( )( )( )( ),aaaa aaaemdi tutLR i tEdtECt电枢反电势电枢回路电压平衡方程：电枢回路电压平衡方程：控制工程基

4、础控制工程基础绪论绪论 222222( )( )( )( )( )( )( )( )( )( )()()( )( ) ( )( )cccrmmamamamammemcmaaacd u tdu tLCRCu tu tdtdtd x tdx tmBKx tf tdtdtdtdtL JL fR JR fC CtdtdtdM tC u tLR M tdt模型一：模型二：模型三：2122( )( )( )( )d y tdy tTTy tu tdtdt控制工程基础控制工程基础绪论绪论 控制工程基础控制工程基础绪论绪论 ( )(1)()10( )( )( )( )( )nnmnmyta yta y tb

5、utb u t控制工程基础控制工程基础绪论绪论 01111( )( )( )( )( )mmmnnnnb sbsbY sB sG sU sA ssa sasannnnasasassA111)(01( )mmmB sb sbsb121222112211()()()( )()()()()(2) ()(2)mgnphgilnlnlilqrjknknkjkszszszG sKspspspKszssspss 22112211(1)(21)( )(1)(21)idididiiiinininiiisssG ssT sT sT s 控制工程基础控制工程基础绪论绪论 0)()(dtguty ）)(t)(tg)(

6、)(sGtgL)()()(tButAxtx)()()(tDutCxtyDBAsICsG1)()()0( )(0)( )( )( )( )tAtA tx te xeBudy tCx tDu t控制工程基础控制工程基础绪论绪论 )()2() 1()() 1()(211mkubkubkubnkyakyakymn1110011( )()( )()1,() ( )() ( )mjjjnjjjb qy kB qu kA qa qanmA qy kB qu k1q) 1()(1kykyq控制工程基础控制工程基础绪论绪论 )()()()()(11zAzBzUzYzGnnzazazA1111)(nm,)(111

7、mmzbzbzB1z1q控制工程基础控制工程基础绪论绪论 )(k)(kg0, 00, 1)(kkkkiikgiuky0)()()()()(zGkgZ控制工程基础控制工程基础绪论绪论 kkkGuFxx1kkHxy GFzIHzG1)()(111010aaaFnnnnnnbbbbaaaaaggggG3211112132111001H控制工程基础控制工程基础绪论绪论 控制工程基础控制工程基础绪论绪论 控制工程基础控制工程基础绪论绪论 控制工程基础控制工程基础绪论绪论 控制工程基础控制工程基础绪论绪论 控制工程基础控制工程基础绪论绪论 3243212241220( )24622sssG sssss10

8、111.( ).mmmnnnb sbsbG ssa sa控制工程基础控制工程基础绪论绪论 1212()().()( )()().()mnszszszG sKspspsp(1.5)(2.5)( )6(2)(10.5 )(1 0.5 )ssG sssi si 控制工程基础控制工程基础绪论绪论 )()()(tButAxtx)()()(tDutCxty222( )2nnnG sss控制工程基础控制工程基础绪论绪论 控制工程基础控制工程基础绪论绪论 属属 性性 名名 功功 能能 属性值类型属性值类型InputName输入变量名输入变量名字符串单元向量字符串单元向量Notes模型描述模型描述文本文本Out

9、putName输出变量名输出变量名字符串单元向量字符串单元向量Ts采样周期采样周期数值标量数值标量Td输入延时输入延时数值向量数值向量Userdata附加数据附加数据任意数据类型任意数据类型控制工程基础控制工程基础绪论绪论 属属 性性 名名 功功 能能 属性值类型属性值类型denden传递函数分母系数传递函数分母系数由数值行向量组成的单元阵列由数值行向量组成的单元阵列numnum传递函数分子系数传递函数分子系数由数值行向量组成的单元阵列由数值行向量组成的单元阵列VariableVariable传递函数变量传递函数变量ss，pp，zz，qq，或者，或者z2-lz2-l之一之一 属属 性性 名名

10、功功 能能 属性值类型属性值类型 k 增益增益 二堆矩阵二堆矩阵 p 极点极点 由数值行向量组成的单元阵列由数值行向量组成的单元阵列 Variable 零极点模型变量零极点模型变量 ss，pp，zz，qq，或者，或者z2-lz2-l之一之一 z 零点零点 由数值行向量组成的单元阵列由数值行向量组成的单元阵列 属属 性性 名名 功功 能能 属性值类型属性值类型 a 系数矩阵系数矩阵A 二维矩阵二维矩阵 b 系数矩阵系数矩阵B 二维矩阵二维矩阵 c 系数矩阵系数矩阵C 二维矩阵二维矩阵 d 系数矩阵系数矩阵D 二维矩阵二维矩阵 e 系数矩阵系数矩阵E 二维矩阵二维矩阵 StateName 状态变量

11、名状态变量名 字符串单元向量字符串单元向量控制工程基础控制工程基础绪论绪论 函数名称函数名称 功功 能能 dss 生成状态空间模型生成状态空间模型 filt 生成生成DSP形式的离散传递函数形式的离散传递函数 ss 生成状态空间模型或者转换成状态空间模型生成状态空间模型或者转换成状态空间模型 tf 生成传递函数模型或者转换成传递函数模型生成传递函数模型或者转换成传递函数模型 zpk 生成零极点模型或者转换成零极点模型生成零极点模型或者转换成零极点模型控制工程基础控制工程基础绪论绪论 控制工程基础控制工程基础绪论绪论 控制工程基础控制工程基础绪论绪论 2231sGsss=tf(s);G=(2*s

12、+3)/(s2+s+1);step(G)延迟环节延迟环节 :seG.ioDelay控制工程基础控制工程基础绪论绪论 控制工程基础控制工程基础绪论绪论 ,) 1)(2(12331)(223DCBAsssssssssG控制工程基础控制工程基础绪论绪论 控制工程基础控制工程基础绪论绪论 控制工程基础控制工程基础绪论绪论 控制工程基础控制工程基础绪论绪论 控制工程基础控制工程基础绪论绪论 控制工程基础控制工程基础绪论绪论 控制工程基础控制工程基础绪论绪论 控制工程基础控制工程基础绪论绪论 sys1sys2sysn:u1u2y1y2ynun)(000)(000)(21sGsGsGn控制工程基础控制工程基

13、础绪论绪论 sys1sys2uysys1sys2uysys1sys2uy控制工程基础控制工程基础绪论绪论 G1G2uyG1G2uyG1G2uy控制工程基础控制工程基础绪论绪论 2221)(nnssG控制工程基础控制工程基础绪论绪论 控制工程基础控制工程基础绪论绪论 控制工程基础控制工程基础绪论绪论 函数名称函数名称 功功 能能 gensig输入信号产生输入信号产生 inlpulse计算系统脉冲响应计算系统脉冲响应 initial计算系统零输入响应计算系统零输入响应 lsim对系统的任意输入进行仿真对系统的任意输入进行仿真 step计算系统阶跃响应计算系统阶跃响应控制工程基础控制工程基础绪论绪论

14、 控制工程基础控制工程基础绪论绪论 控制工程基础控制工程基础绪论绪论 控制工程基础控制工程基础绪论绪论 控制工程基础控制工程基础绪论绪论 控制工程基础控制工程基础绪论绪论 控制工程基础控制工程基础绪论绪论 函数名称函数名称 功功 能能damp计算系统的自然频率和衰减因子计算系统的自然频率和衰减因子dcgain计算系统的直流计算系统的直流(DC)增益增益covar计算白噪声驱动的系统协方差矩阵计算白噪声驱动的系统协方差矩阵dsort按幅值对离散时间系统极点排序按幅值对离散时间系统极点排序esort按实部对连续时间系统极点排序按实部对连续时间系统极点排序pole，elg计算系统极点计算系统极点pz

15、map系统零极点绘制系统零极点绘制tzero计算系统传输零点计算系统传输零点控制工程基础控制工程基础绪论绪论 32152)(22sssssG控制工程基础控制工程基础绪论绪论 控制工程基础控制工程基础绪论绪论 控制工程基础控制工程基础绪论绪论 控制工程基础控制工程基础绪论绪论 函数名称函数名称 功功 能能rlocfind计算给定根的根轨迹增益计算给定根的根轨迹增益rlocus求系统根轨迹求系统根轨迹 sgrid绘制连续时间系统根轨迹和零极点图中的阻尼绘制连续时间系统根轨迹和零极点图中的阻尼系数和自然频率栅格系数和自然频率栅格 zgrid绘制离散时间系统根轨迹和零极点图中的绘制绘制离散时间系统根轨

16、迹和零极点图中的绘制阻尼系数和自然频率栅格阻尼系数和自然频率栅格控制工程基础控制工程基础绪论绪论 控制工程基础控制工程基础绪论绪论 )()(1)()(sfskgsgsH控制工程基础控制工程基础绪论绪论 函数名称函数名称 功功 能能bodeBode图绘制图绘制evalff计算系统单频率点的频率响应计算系统单频率点的频率响应freqresp计算系统频率响应计算系统频率响应margin计算系统的增益和相角稳定裕度计算系统的增益和相角稳定裕度ngridNichols网格线绘制网格线绘制nicholsNichols绘制绘制nyquistNyquist绘制绘制sigma系统的奇异值系统的奇异值Bode图绘

17、制图绘制控制工程基础控制工程基础绪论绪论 2342912. 05 . 71 . 0)(ssssssGg=tf(1 0.1 7.5,1 0.12 9 0 0)bode(g)控制工程基础控制工程基础绪论绪论 控制工程基础控制工程基础绪论绪论 控制工程基础控制工程基础绪论绪论 控制工程基础控制工程基础绪论绪论 控制工程基础控制工程基础绪论绪论 控制工程基础控制工程基础绪论绪论 )11 ()(sTsTKsGdipc)(sGc)(0sG控制工程基础控制工程基础绪论绪论 sKsKKsGDIPPID1)(控制工程基础控制工程基础绪论绪论 )/111 ()(NsTsTsTKsGddipc)11(sTKipNsTsTdd/1对象模型对象模型控制工程基础控制工程基础绪论绪论 1)(0TsKesGLs近似为带延迟的一阶系统近似为带延迟的一阶系统 控制器类型KpTITdPT/L0PI0.9T/LL/0.30PID1.2T/L2L0.5LsLsTLsLsLTsTsTKsGdipc2)/1(6 . 0)5 . 0211 (2 . 1)11 ()(PIDPID控制器公式：控制器公式：控制工程基础控制工程基础绪论绪论 控制工程基础控