软件工具在控制系统分析和综合中的应用学习教案.pptx
上传人:王子****青蛙 上传时间:2024-09-13 格式:PPTX 页数:97 大小:1.8MB 金币:10 举报 版权申诉
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会计学控制系统(kònɡzhìxìtǒnɡ)的分析方法对于连续时间(shíjiān)系统,如果闭环极点全部在S平面左半平面,则系统是稳定的。对于离散时间(shíjiān)系统,如果系统全部极点都位于Z平面的单位圆内,则系统是稳定的。若连续时间(shíjiān)系统的全部零极点都位于S左半平面;或若离散时间(shíjiān)系统的全部零极点都位于Z平面单位圆内,则系统是最小相位系统。2、直接判别MATLAB提供了直接求取系统所有零极点的函数,因此可以直接根据零极点的分布情况对系统的稳定性及是否为最小相位系统进行(jìnxíng)判断。ii=find(条件式)用来(yònɡlái)求取满足条件的向量的下标向量,以列向量表示。一个动态系统的性能(xìngnéng)常用典型输入作用下的响应来描述。响应是指零初始值条件下某种典型的输入函数作用下对象的响应,控制系统常用的输入函数为单位阶跃函数和脉冲激励函数(即冲激函数)。在MATLAB的控制系统工具箱中提供了求取这两种输入下系统响应的函数。y=step(num,den,t):其中num和den分别为系统传递函数描述中的分子和分母多项式系数,t为选定的仿真时间向量,一般可以由t=0:step:end等步长地产生出来。该函数返回值y为系统在仿真时刻各个输出所组成(zǔchénɡ)的矩阵。求取脉冲激励响应的调用方法(fāngfǎ)与step()函数基本一致。y=impulse(num,den,t);[y,x,t]=impulse(num,den);[y,x,t]=impulse(A,B,C,D,iu,t)impulse(num,den);impulse(num,den,t)impulse(A,B,C,D,iu);impulse(A,B,C,D,iu,t)对于典型二阶系统根据其响应时间的估算公式可以确定。对于高阶系统往往其响应时间很难估计,一般采用试探的方法,把t选大一些,看看响应曲线的结果,最后再确定其合适的仿真时间。一般来说,先不指定仿真时间,由MATLAB自己确定,然后根据结果,最后确定合适的仿真时间。在指定仿真时间时,步长的不同会影响(yǐngxiǎng)到输出曲线的光滑程度,一般不易取太大。时间响应探究系统对输入(shūrù)和扰动在时域内的瞬态行为,系统特征如:上升时间、调节时间、超调量和稳态误差都能从时间响应上反映出来。MATLAB除了提供前面介绍的对系统阶跃响应、冲激响应等进行仿真的函数外,还提供了大量对控制系统进行时域分析的函数,如:covar:连续系统对白噪声的方差响应initial:连续系统的零输入(shūrù)响应lsim:连续系统对任意输入(shūrù)的响应对于离散系统只需在连续系统对应函数前加d就可以,如dstep,dimpulse等。它们的调用格式与step、impulse类似,可以通过help命令来察看自学。控制系统(kònɡzhìxìtǒnɡ)的频域分析1、对数(duìshù)频率特性图(波特图)2、奈奎斯特图(幅相频率特性图)MATLAB除了提供前面介绍的基本频域分析函数外,还提供了大量在工程实际中广泛应用的库函数,由这些(zhèxiē)函数可以求得系统的各种频率响应曲线和特征值。如:margin()函数(hánshù)freqs()函数(hánshù)所谓(suǒwèi)根轨迹是指,当开环系统某一参数从零变到无穷大时,闭环系统特征方程的根在s平面上的轨迹。一般来说,这一参数选作开环系统的增益K,而在无零极点对消时,闭环系统特征方程的根就是闭环传递函数的极点。根轨迹分析方法是分析和设计线性定常控制系统的图解方法,使用十分简便。利用它可以对系统进行各种性能分析(1)稳定性当开环增益K从零到无穷大变化时,图中的根轨迹不会越过虚轴进入右半s平面,因此这个系统对所有的K值都是稳定的。如果根轨迹越过虚轴进入右半s平面,则其交点的K值就是临界稳定开环增益。(2)稳态性能开环系统在坐标原点有一个极点,因此根轨迹上的K值就是静态速度误差系数,如果给定系统的稳态误差要求,则可由根轨迹确定闭环极点容许的范围。(3)动态性能当0<K<0.5时,所有闭环极点位于实轴上,系统为过阻尼系统,单位阶跃响应为非周期过程;当K=0.5时,闭环两个极点重合(chónghé),系统为临界阻尼系统,单位阶跃响应仍为非周期过程,但速度更快;当K>0.5时,闭环极点为复数极点,系统为欠阻尼系统,单位阶跃响应为阻尼振荡过程,且超调量与K成正比。通常来说,绘制系统的根轨迹是很繁琐的事情,因此在教科书中介绍的是一种按照(ànzhào)一定规则进行绘制的概略根轨迹。在MATLAB中,专门提供了绘制根轨迹的有关函数。MATLAB提供了函数pzmap()来绘制系统的零