第7章控制系统的计算机辅助.ppt

step(num,den) 求取系统单位阶跃响应 impulse(num,den) 求取系统的单位脉冲响应 bode(num,den) 绘出系统的Bode图 margin(num,den) nyquist(num,den) 绘出系统的奈魁斯特图 nichols(num,den) 绘出系统的尼柯尔斯图 pzmap(num,den) 绘制系统的零极点图 rlocus(num,den) 绘制系统的根轨迹 7.2 控制系统的时域分析 1.任意信号函数 生成任意信号函数gensig( )的调用格式为 [u,t]=gensig(type,Ta) 或 [u,t]=gensig(type,Ta,Tf,T) 其中 第一式产生一个类型为type的信号序列u(t)，周期为Ta，type为以下标识字符串之一：’sin’—正弦波；’square’—方波；’pulse’—脉冲序列；第二式同时定义信号序列u(t)的持续时间Tf和采样时间T。 例7-5 生成一个周期为5秒，持续时间为30秒，采样时间为0.1秒的方波。 解 Matlab窗口中执行以下命令可得图7-2所示结果。 [u,t]=gensig(’square’,5,30,0.1); plot(t,u) axis([0,30, –0.5,1.5]) 2.连续系统的单位阶跃响应 　　单位阶跃响应函数step( )的调用格式为 [y,x,t]=step(num,den,t) 或 [y,x,t]=step(A,B,C,D,iu,t) 绘制阶跃响应曲线 plot(t,y) 式中t为选定的仿真时间向量, 可以由t=0:step:end等步长地产生出来。函数返回值y为系统在各个仿真时刻的输出所组成的矩阵；而x为自动选择的状态变量的时间响应数据。 如只想绘制出系统的阶跃响应曲线，则可以由如下的格式调用此函数 step(num,den,t); step(num,den) step(A,B,C,D,t); step(A,B,C,D) 例7-6 假设系统的开环传递函数为 试求该系统在单位反馈下的阶跃响应曲线和最大超调量。 %ex7_6.m num0=20;den0=[1 8 36 40 0]; [numc,denc]=cloop(num0,den0); t=0:0.1:10; [y,x,t]=step(numc,denc,t); plot(t,y) M=((max(y)-1)/1)*100; disp([最大超调量M=,num2str(M),%]) 例7-7 对于典型二阶系统 试绘制出无阻尼自然振荡频率ωn=6，阻尼比ζ分别为0.2,0.4,…,1.0,2.0时系统的单位阶跃响应曲线。 3.离散系统的单位阶跃响应 离散系统的单位阶跃响应函数dstep( )的调用格式为 [y,x]=dstep(num,den,n) 或 [y,x]=dstep(G,H,C,D,iu,n) 式中 n为选定的取样点个数，当n省略时，取样点数由函数自动选取，其余参数定义同前。 4.单位脉冲响应 单位脉冲响应函数impulse( ) 和dimpulse( )与单位阶跃函数step( )和dstep( )的调用格式完全一致，这里就不一一列写了。 5.系统的零输入响应 　　对于连续系统由初始状态引起的响应，即零输入响应，可由函数initial( )来求得，其调用格式为 [y,x,t]=initial(A,B,C,D,x0) 或 [y,x,t]=initial(A,B,C,D,x0,t) 其中 x0为初始状态，其余参数定义同前。 7.4 控制系统的频域分析 频率响应研究系统的频率行为，从频率响应中可得带宽、增益、转折频率和闭环系统稳定性等系统特征。MATLAB的控制系统工具箱提供了多种求取线性系统频率响应曲线的函数，如表7-5所示。 1. 产生频率向量 频率向量可由logspace( )函数来构成。此函数的调用格式为 ω=logspace(m,n,npts) 此命令可生成一个以10为底的指数向量(10m∽10n )，点数由npts任意选定。 2.系统的伯德图（Bo