第8章 matlab在自动控制原理中的应用剖析.ppt

第8章 Matlab在自动控制原理中的应用 研究线形系统中的时不变系统 系统复杂，具有各种数学描述方法，有各个数学模型求出总的系统数学模型，研究系统特性的同时，注意研究系统中个部件的状态。 控制系统多为闭环反馈系统，一般研究其开环系统如何反映和影响系统的闭环特性 由于控制系统的应用广泛性，在Matlab的控制工具箱有很多，如鲁棒控制工具箱，神经网络工具箱等 8.1 控制工具箱中的LTI对象 线性系统可以采用四种不同方法来进行描述，每种方法又有几个参数矩阵，基于面向对象的设计思想，建立专用的数据结构类型，将各种模型封装成统一的LTI对象。在一个名字下包含了改系统的所有属性。 8.1.1 LTI 对象的类型和属性 控制工具箱中一般有三个对象ss tf zpk 共同属性p238 表8.1 Ts＝0，Ts＝－1 Td 输入时延 特有属性p239 表8.2 8.1.2 LTI模型的建立 dss(a,b,c,d…)生成描述状态空间模型 filt(num,den…)生成dsp形式的离散传递函数(z-1) ss(a,b,c,d…)生成状态空间模型 tf(num,den,…)生成传递函数模型 zpk(z,p,k…)生成零极增益模型 8.1.3　对象属性的获取和修改 对象属性的获取 get set 模型的参数转换和提取 dssdata ssdata tfdata zpkdata 系统模型的连接 输出反馈 反馈联接 系统串联联接 系统并联联接 系统增广联接 输出反馈 输出反馈系统的结构图下图所示。可以使 用函数cloop得到闭环系统的数学模型。 格式1：[numc,denc]=cloop(num,den,sign) 输入开环系统的传递函数，左变量返回系统的闭环参数，numc为分子多项式系数向量，denc为分母多项式系数向量；右变量中的sign=1为正反馈，sign=-1为负反馈。sign的缺省值为。 格式2：[Ac,Bc,Cc,Dc]=cloop(A,B,C,D,sign) MIMO系统时，状态空间模型的全输出反馈。 格式3： [Ac,Bc,Cc,Dc]=cloop(A,B,C,D,outputs,inputs) MIMO系统时，状态空间模型的选择输出反馈。向量outputs，inputs分别指明输出输入端口号数，正反馈时inputs取正值，负反馈时inputs取负值。 例：单位反馈系统结构图如图所示，求闭环系统的数学模型。 ?num=[10];den=[1,2,0]; ?[nc,dc]=cloop(num,den,-1); ?printsys(nc,dc) ?num/den = 10 ------------------ s^2 + 2 s + 10 例：双输入、双输出系统结构图如下图所示，求闭环系统的数学模型。 ?a=[0 0;0 0];b=[10,0;0,2];c=[1 0;0 1];d=[0 0;0 0]; ?[ac,bc,cc,dc]=cloop(a,b,c,d,[1,2,1,2],[-1,-2,-1,-2]) ac = -20 0 0 -4 bc = 10 0 0 2 cc = 1 0 0 1 dc = 0 0 0 0 反馈联接 一般反馈系统的结构图如图所示。可以使用 函数feedback得到闭环系统的数学模型。 格式1：[numc,denc]=feedback(num1,den1,num2,den2,sign) 系统1和系统2均为传递函数模式时，左变量为返回的闭环系统参数；右变量中，num1 和den1为系统1参数向量，num2和den2为系统2参数向量，符号变量sign=1为正反馈， 符号向量sign=-1为负反馈。符号向量sign的缺省值为-1。 格式2：[Ac,Bc,Cc,Dc]=feedback(A1,B1,C1,D1,A2,B2,C2,D2,sign) 系统1与系统2均为状态空间模式时的使用格式。 格式3：[Ac,Bc,Cc,Dc]=feedback(A1,B1,C1,D1,A2,B2,C2,D2,outputs1,inputs1) MIMO系统时，系统1与系统2为状态空间模型的反馈联接。向量outputs1和inputs1分别指明当系统2作为反馈模块时，联接系统1的输出输入端口号数，正反馈时inputs1取正值，负反馈时inputs1取负值。 例：反馈控制系统结构图如下图所示，求 闭环系统的数学模型。 n1=[10];d1=[1,2,0]; ?n2=[0.2,1];d2=[0.0