matlabsisotools使用手册

利用Matlab 內建程式 SISO Design Tool完成系統分析(Matlab 6.1)：

開啟Matlab (6.x以上版本)，如下圖一左方視窗中點選Control System Toolbox並執行SISO Design Tool，或在Command Window下鍵入sisotool亦可開啟功能。

圖一：Command Window 視窗

開啟後視窗如下：

圖二：SISO Design Tool視窗

File選項：

為使程式部分功能可行運作，首先必須在Command Window下輸入系統之轉移函數。例如：Command Window下建入G=tf([250],[1 25 0])，輸入完畢後再由SISO Design Tool視窗中選取File→Import便可開啟視窗如圖二：

圖三：系統資料輸入視窗

在視窗中可看見已定義之轉移函數G，檔案來源另可選擇MAT-file、Simulink。點選箭頭符號即可將其載入G(Plant)。其中H(Sensor)、F(Prefilter)、C(Compensator)也可利用相同的方式載入，若無載入參數，則程式將定為1。讀者也可點選圖中Other來切換不同方塊圖。全部選擇完畢後按OK建確認，便可顯示出系統圖形如圖四。

123456789

圖四：給定系統資料後之SISO Design Tool視窗

Edit選項：

1. Undo：取消上一次動作。

2. Redo：回複上一次動作。

3.以Root Locus為例：(其餘請自行類推)，如圖五所示。

圖五：Edit選項示意圖

相對選項如下：

Add Pole/Zero：增加(共軛)極點或(共軛)零點至原圖，

相同。點選後可利用滑鼠在圖形中選擇之位置增加極零

點。

Delet Pole/Zero：消除原圖之(共軛)極點或(共軛)

同。

Design Constraints：設計限制要求。如安定時間(Settling Time)、超越量

(Percent Overshoot)、阻尼比(Damping Ratio)、自然頻

率 (Natural Frequency)。

Grid：將圖形加上格線。

Zoom：

Property：編輯圖形。如座標名稱、圖形顯示範圍、圖線顏色等。

4. SISO Tool Preference：

圖六

Unit：選擇所示單位。

Style：座標內容調整、字型調整。

Option：補償器顯示型態。

Line Color：元件線條顏色更改。

另外，讀者也可不需藉由Edit選項來做圖形之修改以及設計，以圖三中之根軌跡圖做為說明，其方法如下：

1.於根軌跡圖示中敲擊滑鼠左鍵兩次：

如圖七所示。

Label：圖形以及座標軸名稱。

Limit：座標軸範圍。

Option：加入圖形格線以及顯示阻尼

資訊。

＊注意：不同的性能響應圖其三選項

內之功能也不相同。

圖七：圖形編輯視窗

2.於根軌跡圖示中敲擊滑鼠右鍵一次：

圖八：擊點系統圖形示意圖

若在每一圖形中擊點滑鼠右鍵，亦可得類似於圖五之選項，唯獨新增了一選項：Edit Compensator。

Edit Compensator：補償器(控制器)編輯。可藉由輸入控制器欲增加之極零點

位置以及增益值，或可另行選擇以阻尼常數及自然頻率之

型態來做控制器的編輯。讀者也可藉由圖四中之選項

Compensators(稍後將介紹)來對控制器作編輯。

圖四中顯示了系統之根軌跡圖、波德圖。讀者可選擇View勾選顯示不同的系統分析圖。

View選項：

1. Root Locus：顯示根軌跡圖。

2. Open-Loop Bode：顯示開迴路波德圖。

3. Open-Loop Nichols：顯示開迴路尼可士圖。

4. Prefilter Bode：顯示前置濾波器之波德圖。

5. System Data：可顯示及更改檔名，若點選Show Transfer Function即可顯

示系統Plant以及Sensor的轉移函數，如圖九。

圖九：系統資料視窗

6. Closed-Loop Poles：顯示極點位置。讀者可先行開啟此視窗，拖曳圖三根

軌跡上之極點，視窗便會顯示此時極點大小(Pole Value)

以及阻尼比(Damping)、頻率(Frequency)。如圖十：

圖十：極點位置視窗

7. Design History：顯示日期以及所執行過的動作，圖十一。

圖十一：設計過程紀錄

Analysis選項：(Matlab6.5才有此選項)

其功能與Matlab6.1版中之Tool選項相同。

Compensators選項：

1. Format：與Edit選項中SISO Tool Preference功能相同。

2. Edit：可選擇對C(Compensator)或F(Prefilter)做編輯。如圖十二：

圖十二：補償器設計視窗

3.Store：儲存補償器名稱，如圖十三。

圖十三：儲存補償器名稱

4.Retrieve：顯示補償器列表，如圖十四。

圖十四：已設計補償器列表

5.Clear：消除已設計之補償器。

對於補償器之編輯，讀者也可直接於圖三中之Current Compensator(如下圖十五)敲擊滑鼠左鍵一次即可。

圖十五：系統補償器顯示框

更改系統為正回授或系統型式，可直接於圖三中之方塊圖(如下圖)中點選+/-；FS符號即可，如圖十六。

圖十六：系統方塊圖形式

Tool選項：

顯示系統個別元件(間)之響應圖，其包含了：

1. Loop Response：

(a)Closed-Loop Step

(b)Control Signal Step

(c)Closed-Loop Bode

(d)Compensator Bode

(e)Open-Loop Bode

(f)Other

若點選Other，可得系統個別元件(間)之選單，如圖十七。