控制系统稳定性分析时域分析.ppt

控制系统仿真 -基于MATLAB语言 对于给定的控制系统，判断系统的稳定性通常是很首要条件，也是分析研究系统的主要入手点。 1.1. 直接判别法判断系统的稳定性 1.2. 绘制零极点图判断系统的稳定性 1.2. 绘制零极点图判断系统的稳定性 1.3. 绘制系统的响应曲线 §4.2 控制系统的时域分析 1.3. 连续系统的响应函数—阶跃响应函数 §4．控制系统的时域分析 §4．控制系统的时域分析 1.3. 连续系统的响应函数 §4．控制系统的时域分析 1.3. 连续系统的响应函数—零输入响应函数 §4．控制系统的时域分析 2.1. 连续系统的阶跃响应分析 §4．控制系统的时域分析 §4．控制系统的时域分析 §4．控制系统的时域分析 2.3. 二阶系统分析 §4．控制系统的时域分析 §4．控制系统的时域分析 §4．控制系统的时域分析 §4．控制系统的时域分析 §4．控制系统的时域分析 2.3. 二阶系统分析--参数K和T的影响 §4．控制系统的时域分析 §4．控制系统的时域分析 §4．控制系统的时域分析 3. MATLAB系统分析工具LTI Viewer §4．控制系统的时域分析 课堂练习-2 1、若落在虚轴上，则系统处于临界稳定状态 2、若是负实数极点，则系统响应是单调的 3、若是负实数的共轭复数极点，则系统是衰减震荡的 4、系统响应的快速性和极点距虚轴的距离有关，距离越大调整时间Ts越小 5、多个极点存在的情况下，距离虚轴越近的极点作用越大，若某极点相比另一极点距离虚轴的距离大于5倍，则该极点的作用可以忽略不计。 闭环极点分布对系统时域响应影响的总结 对线性定常系统进行仿真的图形工具，可以利用它很方便的求得系统的阶跃响应、脉冲响应曲线，并得到有关的性能指标。 步骤： 1.建立系统的数学模型 2.在命令窗口中输入：ltiview 3.在菜单中选中：import 在工作空间或Mat-file中选择系统导入系统模型 4.点击右键选择分析选项，操作功能丰富的菜单 5.配置图形窗口，实现多图形窗口显示 练习6：已知二阶系统的传递函数如下，利用系统分析工具LTIViewer绘制阶跃响应、脉冲响应曲线。 使用LTIVIEW * * 主讲教师：张磊 中国海洋大学 工程学院 * 控制系统仿真 MATLAB基础 基于MATLAB的 控制系统仿真 MATLAB的数学运算 MATLAB的程序设计 MATLAB的图形图像 MATLAB的基本命令 交互式仿真工具simulink 系统的时域分析 频域分析 根轨迹分析 使用MATLAB建模 控制系统的校正与综合 系统的时域分析 时域分析法:从传递函数出发直接在时间域上研究自动控制系统性能的方法。 实质上是研究系统在某典型输入信号下系统随时间变化的曲线，从而分析系统性能。 优点：系统分析的结果直接、全面。 缺点：分析过程计算量大，对高阶系统较难实现。 §4 控制系统的时域分析 计算机仿真技术的发展 MATLAB/Simulink的应用 本次课程的主要内容 1、控制系统的稳定性分析 2、控制系统的时域分析 3、MATLAB在时域分析中的综合应用(LTI Viewer) 1）直接判别法 2）绘制零极点图判断 3）绘制时域响应曲线判断 1）阶越响应分析 2）绘制MATLAB图形分析 3）二阶系统响应分析 利用MATLAB进行控制系统稳定性判别的方法 1.直接判别法判断系统的稳定性 2.绘制零极点图判断系统的稳定性 3.绘制时域响应曲线（单位阶跃、单位脉冲等）判断 §4.1 控制系统的稳定性分析 稳定性：被控系统在初始偏差作用下，其过度过程随时间的推移衰减并趋于0，既要求系统时域响应的动态分量随时间的变化最终趋于0. 单位负反馈系统 稳定？不稳定？ 判别方法（可以根据闭环极点在S或Z平面的位置来确定） 利用MATLAB求出系统的闭环极点， 1）连续系统：如果闭环极点都在S平面的左半平面则系统稳定，即要求所求得的闭环极点实部都小于零。 2）离散系统：如果闭环极点都位于Z平面的单位圆内则系统是稳定的，即所求得的闭环极点（实部、虚部）的模小于1。 §4.1 控制系统的稳定性分析 例1：已知单位负反馈系统的开环传递函数如下，判断系统的稳定性。 numo=[1]; %定义传递函数分子系数 deno=[2 3 1 5 4]; %定义传递函数分母系数 [numc,denc]=cloop(numo,deno) %求闭环传递函数系数 [z,p]=tf2zp(numc,denc) %将tf形式转换为zpk形式 i=find(real(p)0) %从p向量中查找实部大于0的数 n=length(i) %计算变量i的长度赋值给n if(n0) %如果n不为空 disp(‘system is unstabl