第六章控制系统工具箱简介MATLAB工具箱功能十分丰富，它将不同领域、不同方向的研究者吸引到MATLAB的编程环境中来，成为MATLAB的忠实用户。到目前为止，它大致有30多个工具箱，它们可分为两类：功能型工具箱和领域型工具箱。功能型工具箱：主要用来扩充MATLAB的符号计算功能、图形建模仿真功能、文字处理功能以及与硬件实时交互功能，可用于多种学科中；领域型工具箱：是专业性很强的工具箱，如控制系统工具箱、信号处理工具箱、神经网络工具箱等。第一节MATLAB工具箱简介下面将我们专业所用到的MATLAB工具箱的主要内容做一简要介绍。1．控制系统工具箱（ControlSystemToolbox）：主要包括内容*连续系统和离散系统设计；*状态空间和传递函数；*模型转换；*频域响应：Bode图、Nyquist图、Nichols图；*时域响应：脉冲响应、阶跃响应、斜坡响应等；*根轨迹、极点配置、LQG控制。2．频率域系统辩识工具箱：主要包括内容*辩识具有未知延迟的连续和离散系统；*计算幅值/相位、零点/极点的置信区间；*设计周期激励信号、最小峰值、最优能量谱等。3．模糊逻辑工具箱：主要包括内容74*友好的交互设计界面；*自适应神经-模糊学习、聚类以及Sugeno推理；*支持SIMULINK动态仿真；*可生成C语言源代码用于实时应用。4．图象处理工具箱：主要包括内容*二维滤波器设计和滤波*图象恢复增强*色彩集合及形态操作*二维变换*图象分析和统计5．线性矩阵不等式控制工具箱（LMI）：主要包括内容*LMI的基本用途*基于GUI的LMI编辑器*LMI问题的有效解法*LMI问题的解决方案6．神经网络工具箱：主要包括内容*BP、Hopfield、Kohnen、自组织、径向基函数等网络*竞争、线性、Sigmoidal等传递函数*前馈、递归等网络结构*性能分析及应用7．优化工具箱：主要包括内容*线性规划和二次规划*求函数的最大值和最小值*多目标优化*约束条件下的优化*非线性方程求解758．鲁棒控制工具箱：主要包括内容*LQG/LTR最优综合*H2和H∞最优综合*奇异值模型降阶*谱分解和建模9．信号处理工具箱：主要包括内容*数字和模拟滤波器设计、应用及仿真*谱分析和估计*FFT、DCT等效变换*参数化模型10．系统辩识工具箱：主要包括内容*状态空间和传递函数模型*模型验证*MA，AR，ARMA等*基于模型的信号处理*谱分析11．小波工具箱：主要包括内容*基于小波的分析和综合12．模型预测控制工具箱：主要包括内容*建模、辩识及验证*支持MISO模型和MIMO模型*阶跃响应与状态空间模型工具箱的学习方法：在每个工具箱中有一个Contents文件，在文件中将该工具箱里的所有函数其作用功能一一列出，可以在使用前先看此文件，找到要用的函数后，在命令空间里键入help文件名，即可查到相应函数的调用格式。76第二节控制系统工具箱使用控制系统工具箱用于完成一般控制系统工程设计是，主要内容包括以下三个方面：模型建立：描述如何建立线性模型、模型连接，确定模型特征，离散时间模型和连续时间模型之间的转换，模型的降阶处理。模型分析：图形化用户界面（GUI）的设计工具——LTIViewer，使得观察系统响应变得非常简单。补偿设计：包括SISO设计工具（能够迅速完成补偿设计的图形化设计工具）一、模型建立1．系统支持四种LTI模型：TF模型，SS模型，ZPK模型，SIMULINK模型。可通过相应的工具箱函数和SIMULINK仿真环境建立。具体建立前两章已经介绍，在此不再赘述。2．模型对象数据的访问。例如：>>s=tf([12],[1325]);>>s.num{1}ans=0012>>s.den{1}ans=1325或者：>>[n,d]=tfdata(s,'v')77n=0012d=1325注：详细函数调用可以执行ltidemo来观察系统演示二、模型分析模型分析既可通过工具箱中相应函数来作各种LTI分析：阶跃响应、脉冲响应、波特图、奈奎斯特图等。另外，MATLAB提供了一个图形化的模型分析工具LTIViewer。78它可以导入状态空间中的LTI对象进行各种分析；也可从SIMULINK的模型结构图中，通过设置输入点、输出点来构成对象进行仿真。从SIMULINK的模型结构图中导入，则是在打开相应的模型后，点击菜单Tools――Linearanalysis...