Matlab软件工具在控制系统分析和综合中的应用.ppt

控制系统的分析方法 MATLAB技术应用 控制系统的分析方法 早期的控制系统分析过程复杂而耗时，如想得到一个系统的冲激响应曲线，首先需要编写一个求解微分方程的子程序，然后将已经获得的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，然后再编写一个绘图程序，将数据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。 控制系统的分析包括系统的稳定性分析、时域分析、频域分析及根轨迹分析。 控制系统的稳定性分析 控制系统的时域分析 step()函数的用法 impulse()函数的用法 仿真时间t的选择 常用时域分析函数 常用频域分析函数 控制系统的根轨迹分析 根轨迹分析函数 零极点图绘制 根轨迹图绘制 控制系统的分析是进行控制系统设计的基础，同时也是工程实际当中解决问题的主要方法，因而对控制系统的分析在控制系统仿真中具有举足轻重的作用。 通过求取系统的零极点增益模型直接获得系统的零极点，从而可以直接对控制系统的稳定性及是否为最小相位系统作出判断。 控制系统的经典分析方法（时域、频域分析）是目前控制系统界进行科学研究的主要方法，是进行控制系统设计的基础，要求熟练掌握单位阶跃响应、波特图等常用命令的使用。 根轨迹分析是求解闭环特征方程根的简单的图解方法，要求熟练掌握根轨迹的绘制。 Matlab软件工具在控制系统分析和综合中的应用 Matlab基本特点 控制系统在Matlab中的描述 进行部分分式展开 控制系统的时间响应分析 控制系统的频域响应分析 控制系统的根轨迹图 系统稳定性分析 Simulink仿真工具 1、matlab基本特点 Matlab简介： 1980年前后，美国moler博士构思并开发； 最初的matlab版本是用fortran语言编写，现在的版本用c语言改写； 1992年推出了具有划时代意义的matlab 4.0版本；并于1993年推出了其windows平台下的微机版，现在比较新的版本是6.5版 Matlab语言特点： Matlab以复数矩阵为最基本的运算单元，既可以对它整体地进行处理，也可以对它的某个或某些元素进行单独地处理。在matlab中，数据的存储/输入/输出都是以矩阵为基础的，矩阵和其它变量不需要预先定义。matlab语言最基本的赋值语句结构为 变量名列表=表达式 等号右边的表达式可以由分号结束，也可以由逗号或换行结束，但它们的含义是不同的。如果用分号结束，则左边的变量结果将不在屏幕上显示出来，否则将把左边返回矩阵的内容全部显示出来。如 ? A=[1,0,1;1,0,0;2,1,0]; ? B=[1,0,2;2,1,1;1,0,1] B = 1 0 2 2 1 1 1 0 1 在matlab下，矩阵A和矩阵B的乘积（假定 其中A，B矩阵是可乘的）可以简单地由运 算C=A*B求出 ? C=A*B C = 2 0 3 1 0 2 4 1 5 而D=A.*B称点乘积运算，即表示A和B矩阵 的相应元素之间直接进行乘法运算，然后 将结果赋给D矩阵，点乘积运算要求A和B矩 阵的维数相同。 ? D=A.*B D= 1 0 2 2 0 0 2 0 0 Matlab下提供了两种文件格式： m文件， matlab函数 M文件是普通的ascii码构成的文件，在这样的文件中只有由matlab语言所支持的语句，类似于dos下的批处理文件，它的执行方式很简单，用户只需在matlab的提示符下键入该m文件的文件名，这样matlab就会自动执行该m文件中的各条语句。它采用文本方式，编程效率高，可读性很强。 Matlab函数是最常用的特殊m文件，该函数是由function语句引导，其基本格式如下 Function 返回变量列表=函数名（输入量列表） 注释说明语句段 函数体语句 调用时在matlab的提示符下键入函数名，并包括输入变量。类似于c语言的子程序调用。如 Function plot_sin(xmin,xmax) X=xmin:min(0.01,(xmax-xmin)/100):xmax; Plot(x,sin(x)); % This is a demo 2、控制系统在matlab中的描述 要分析系统，首先需要能够描述这个系统。例如用传递函数的形式描述系统 在matlab中，用num=[b1,b2,…,bm,bm1]和den=[a1,a2,…,an,an1] 分别表示