3_5_时域：MATLAB计算.ppt

Principle of Automatic Control Institute of Control and Information Principle of Automatic Control Institute of Control and Information * 自动控制原理 (时域分析部分) 航空航天学院 杨永胜 * 第三章 控制系统的时域分析 3－1 稳定性分析 3－2 稳态特性分析 3－3 动态特性分析 3－4 高阶系统动态 3－5 小结与MATLAB计算 三性分析：稳定性 稳态特性 动态特性 稳定性：概念、极点位置、劳斯判据 稳态特性：稳态误差、稳态误差系数Kp、 Kv、 Ka， N型系统； 动态特性：一阶系统、二阶系统、高阶系统； 动态性能指标：超调量、调整时间、上 升时间、延迟时间； 性能指标与?，?n关系。 3-5-1 小结 3-5-2 MATLAB时域分析计算 1. step 命令 计算系统单位阶跃响应； step(sys); %sys 为系统传递函数 step(sys, t); % t 限定时间段，例 t = 0:0.1:20 step(sys1, sys2, sys3,t); %绘制多个系统阶跃响应 例： 横坐标取相对时间,?n=1 t = 0:0.1:12; sys_cell = cell(1,6); %定义1X6的细胞，细胞中能存储任意类型数据 xi = [0.1 0.2 0.4 0.7 1.0 2.0]; %定义1X6的矩阵存放阻尼比xi num = 1; for i = 1:6 den = [1, 2* xi(i), 1]; sys_cell{i} = tf(num, den ) ; %取细胞数据用{} end step( sys_cell{1}, sys_cell{2}, sys_cell{3}, sys_cell{4}, sys_cell{5}, sys_cell{6}, sys_cell{1}, t); 3-5-2 MATLAB时域分析计算 3-5-2 MATLAB时域分析计算 2. impulse 命令 计算系统单位脉冲响应； impulse(sys); %sys 为系统传递函数 impulse(sys, t); % t 限定时间段，例 t = 0:0.1:20 impulse(sys, sys2, sys3,t); %绘制多个系统响应 例： 横坐标取相对时间,?n=1 t = 0:0.1:60; sys_cell = cell(1,6); %定义1X6的细胞，细胞中能存储任意类型数据 xi = [0.1 0.2 0.4 0.7 1.0 2.0]; %定义1X6的矩阵存放阻尼比xi num = 1; for i = 1:6 den = [1, 2* xi(i), 1]; sys_cell{i} = tf(num, den ) ; %取细胞数据用{} end impulse( sys_cell{1}, sys_cell{2}, sys_cell{3}, sys_cell{4}, sys_cell{5}, sys_cell{6}, sys_cell{1}, t); 3-5-2 MATLAB时域分析计算 3-5-2 MATLAB时域分析计算 3.lsim 命令 计算系统任意输入下的响应； lsim(sys,u,t); %sys 为系统传递函数, u为输入函数 % 例 t = 0:0.1:20,u=sin(t) impulse(sys, sys2, sys3,u,t); %绘制多个系统响应 例： t = 0:0.1:10; sys = tf([1] , [1 0.4 1]); u = t; %斜坡信号 lsim( sys,u, t); t = 0:0.1:10; sys = tf([1] , [1 0.4 1]); u = t; %斜坡信号 lsim( sys,u, t); 3-5-2 MATLAB时域分析计算 例题 在卫星指向控制系统中，配置有转角控制模块，其框图如下图所示。本设计旨在设计K的合适取值，使系统能对单位阶跃指令做出快速的响应。 (a) 当K= 0.7，3，6时，分别确定系统的闭环特征根； (b) 在(a)所给的条件下，应用主导极点的概念，确定转角控制模块的低阶近似系统，并以此估计原有系统的超调量和调节时间； (c) 绘制原有系统的实际响应曲线，计算超调量和调节时间