第四章MATLAB在控制系统仿真中的应用ppt课件

1、第四章第四章 MATLAB在控制系统仿真中的应用在控制系统仿真中的应用 控制系统的数学模型对于控制系统的研究具有重要意义。要对系统进行仿真研究，首先应建立系统的数学模型，在此模型的基础上建立系统的仿真模型，然后进行仿真，分析研究系统，并设计出相应的控制器对系统进行控制，使系统响应达到预期目标。本章重点：本章重点：控制系统数学模型的基本描述方法控制系统的稳定性分析 控制系统的根轨迹 系统的频率响应 线性系统时间响应分析 一、控制系统数学模型的基本描述方法G(s)= G(s)= 控制系统仿真中，主要用控制系统仿真中，主要用4 4种形式的数学模型：传递函数、种形式的数学模型：传递函数、零极点模型、结

2、构图形式和状态方程模型。零极点模型、结构图形式和状态方程模型。 11211121)()(nnnmmmasasabsbsbsusy)()()()()()(321321nmpspspspszszszszsk传递函数传递函数零极点零极点状态方程状态方程结构图形式结构图形式 X = Ax + Bu Y = Cx + Du 4.1.1 控制系统的传递函数描述 用分子分母的系数构成两个向量，唯一的确定出来：用分子分母的系数构成两个向量，唯一的确定出来： num=b1,b2,bnden =a1,a2,an 留意：构成分子，分母向量按降幂排列的顺序。留意：构成分子，分母向量按降幂排列的顺序。 传递函数的分子、

3、分母均为多项式相乘的形式时，不能传递函数的分子、分母均为多项式相乘的形式时，不能直接写出，可借助多项式乘法运算函数直接写出，可借助多项式乘法运算函数conv( )来处理，来处理，以便获得分子、分母多项式向量。以便获得分子、分母多项式向量。 )()()()(5s2s3s1ss6s6s2s4sG233224.1.2 控制系统的零极点模型 4.1.3 控制系统状态方程模型 4.1.4 控制系统工具箱中的LTI对象 4.1.5 控制系统的结构图描述及转换 二、控制系统的稳定性分析 控制系统的稳定性分析三、控制系统的根轨迹 闭环极点闭环极点r向量），即对应于增益的闭环极点为向量），即对应于增益的闭环极点

4、为r(i) sgrid()函数：绘制连续时间系统根轨迹和零极点图中的阻函数：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线尼系数和自然频率栅格线 控制系统的根轨迹控制系统的根轨迹 四、系统的频率响应四、系统的频率响应 111211121nnnmmmmasasasabsbsbsb11211121)()()()()()(nnnnmmmmajajajabjbjbjb1 系统频率响应曲线的绘制系统频率响应曲线的绘制( (一一) ) 系统频率响应曲线的绘制系统频率响应曲线的绘制( (二二) ) 计算控制系统的稳定裕度计算控制系统的稳定裕度 ， - -根据幅值、相位数据计算稳定裕度。根据幅值、相位数据计算稳定裕度。 margin(sys) margin(sys) - -在当前图形窗口中绘制出系统裕度在当前图形窗口中绘制出系统裕度的的BodeBode图。图。五、线性系统时间响应分析五、线性系统时间响应分析 4.5.1 系统阶跃响应4.5.2 系统脉冲响应 4.5.3 任意输入下系统响应 线性系统时间响应分析线性系统时间响应分析( (一一) ) 线性系统时间响应分析线性系统时间响应分析( (二二) )525)(2sssG六、延迟系统的仿真六、延迟系统的仿真 Tse5443322154433221)()()()(2