基于MATLAB的控制系统计算机辅助分析ppt

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人书友圈7.三端同步
加入以下MATLAB语句可以求系统在阶跃函数作用下的给 定稳态误差终值еsr:
E(s) R(s) C(s) R(s) (s)R(s) 1 (s)R(s)
1
1
G(s) G(s)
R(s)
1
1 G(s)
.R(s)
ess
lim sE(s) s0
Transfer function: 2 s^3 + 4.5 s^2 + s
1 G(s)
若 G s. G0 N (s) ，则结果esr为求系统扰动稳态误差终值；
1 G(s)
补充知识：MATLAB基础Ⅲ
一．MATLAB中的图形工具 LTI Viewer
以【例4.3】系统为例来说明怎样使用MATLAB中，LTI Viewer求系 统的各种性能指标。 ①在买的VIP时长期间，下载特权不清零。
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⑦ 对建好的系统结构图模型按“zhang4sys1.mdl”命名并存盘
【例4.1】已知二阶系统的超调量σ%=20%，求系统的阻尼比ξ。 【解】程序： sigma=0.2; zeta=((log(1/sigma))^2/((pi)^2+(log(1/sigma))^2))^(1/2) zeta =
0.4559 即求得系统阻尼比ξ=0.4559
【例4.2】已知二阶系统的ξ=0.46，求系统的超调量σ%。 【解】程序： zeta=0.46; sigma=2.7182^(-pi*zeta/(1-(zeta)^2)^(1/2))
函数feedback( )可求取反馈控制系统的闭环传递函数， 该函数的调用格式为：G=feedback( G1,G2,Sign) Sign=1表示正反馈，Sign=-1表示负反馈； G1,G2分别为前向通道和反馈通道传递函数
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【例4.3】已知一个单位反馈系统框图如图所示，其中
G(s)
0.4
s(0.5s 1)(4s 1)
路漫漫其修远兮，吾将上下而求索！
豫章故郡，洪都新府。星分翼轸，地 接衡庐 。襟三 江而带 五湖， 控蛮荆 而引瓯 越。物 华天宝 ，龙光 射牛斗 之墟； 人杰地 灵，徐 孺下陈 蕃之榻 。雄州 雾列， 俊采星 驰。台 隍枕夷 夏之交 ，宾主 尽东南 之美。 都督阎 公之雅 望，棨 戟遥 临；宇文新州之懿范，襜帷暂驻。十 旬休假 ，胜友 如云； 千里逢 迎，高 朋满座 。腾蛟 起凤， 孟学士 之词宗 ；紫电 青霜， 王将军 之武库 。家君 作宰， 路出名 区；童 子何知 ，躬逢 胜饯。 时维九月，序属三秋。潦水尽而寒潭 清，烟 光凝而 暮山紫 。俨骖 騑于上 路，访 风景于 崇阿； 临帝子 之长洲 ，得天 人之旧 馆。层 峦耸翠 ，上出 重霄； 飞阁流 丹，下 临无地 。鹤汀 凫渚， 穷岛屿 之萦回 ；桂殿 兰宫， 即冈峦 之体势 。 披绣闼，俯雕甍，山原旷其盈视，川 泽纡其 骇瞩。 闾阎扑 地，钟 鸣鼎食 之家； 舸舰迷 津，青 雀黄龙 之舳。 云销雨 霁，彩 彻区明 。落霞 与孤鹜 齐飞， 秋水共 长天一 色。渔 舟唱晚 ，响穷 彭蠡之 滨；雁 阵惊寒 ，声断 衡阳之 浦。 遥襟甫畅，逸兴遄飞。爽籁发而清风 生，纤 歌凝而 白云遏 。睢园 绿竹， 气凌彭 泽之樽 ；邺水 朱华， 光照临 川之笔 。四美 具，二 难并。 穷睇眄 于中天 ，极娱 游于暇 日。天 高地迥 ，觉宇 宙之无 穷；兴 尽悲来 ，识盈 虚之有 数。望 长安 于日下，目吴会于云间。地势极而南 溟深， 天柱高 而北辰 远。关 山难越 ，谁悲 失路之 人？萍 水相逢 ，尽是 他乡之 客。怀 帝阍而 不见， 奉宣室 以何年 ？ 嗟乎！时运不齐，命途多舛。冯唐易 老，李 广难封 。屈贾 谊于长 沙，非 无圣主 ；窜梁 鸿于海 曲，岂 乏明时 ？所赖 君子见 机，达 人知命 。老当 益壮， 宁移白 首之心 ？穷且 益坚， 不坠青 云之志 。酌贪 泉而觉 爽，处 涸辙以 犹欢。 北海 虽赊，扶摇可接；东隅已逝，桑榆非 晚。孟 尝高洁 ，空余 报国之 情；阮 籍猖狂 ，岂效 穷途之 哭！ 勃，三尺微命，一介书生。无路请缨 ，等终 军之弱 冠；有 怀投笔 ，慕宗 悫之长 风。舍 簪笏于 百龄， 奉晨昏 于万里 。非谢 家之宝 树，接 孟氏之 芳邻。 他日趋 庭，叨 陪鲤对 ；今兹 捧袂， 喜托龙 门。杨 意不逢 ，抚凌 云而自 惜；钟 期既 遇，奏流水以何惭？ 呜乎！胜地不常，盛筵难再；兰亭已 矣，梓 泽丘墟 。临别 赠言， 幸承恩 于伟饯 ；登高 作赋， 是所望 于群公 。敢竭 鄙怀， 恭疏短 引；一 言均赋 ，四韵 俱成。 请洒潘 江，各 倾陆海 云尔： 滕王高阁临江渚，佩玉鸣鸾罢歌舞。 画栋朝飞南浦云，珠帘暮卷西山雨。 闲云潭影日悠悠，物换星移几度秋。 阁中帝子今何在？槛外长江空自流。
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（三）框图模型建立举例
【例4.4】已知一个单位反馈系统框图如图所示，其中。
G(s)
0.4
s(0.5s 1)(4s 1)
R=1
试绘制其系统结构图模型，标注模块标题“二阶系统的阶 跃响应”，并以文件名“Zhang4sys1”文件名存盘。
绘制该系统结构图步骤如下： ① 按以下步骤创建一个新的“untitled”模型窗口。
② 点击Sources，选中信号源模块组中的Step模块， 并拖拽到“untitled”模型窗口。
③在各模块库中，选中需要的标准功能模块并拖拽 到“untitled”模型窗口。双击“Transfer Fcn”模块，在得 出的对话框中，分别输入系统的分子和分母参数，即可 得到修改后的系统模型。
④仿真参数的设置 仿真参数设置
System：Lsys Peak amplitued：1.35 Overshoot(%)：34.9 At time：11.3
在画面中点击鼠标右键，选择“Characteristics”选项，再选择 “Settling Time”、“Rise Time”、“Steady State”选项可得阶跃响应 曲线中的调节时间为36.3，上升时间为4.4,稳态值为1（稳态误差 为0）。
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连续系统模块组 离散系统模块组
函数和表模块组 数学运算模块组 非线性模块组 信号与系统模块组 输出模块组 信号源模块组
（二）模型窗口的建立
打开“untitled”窗口有三种方法： ① 在MATLAB的命令窗口中选择 File→New→Model 菜单项； ② 单击Simulink工具栏中的“新建模型”图标； ③ 如 果 Simulink 动 态 结 构 图 已 经 存 在 ， 那 么 在 MATLAB指令窗口下直接键入模型文件名字，便会 直接打开该模型动态结构图的模型窗口。
启动仿真
仿真参数对话 框及默认值
⑤ 从仿真曲线看，系统按默认参数仿真，其结果不完整（过渡 过程为结束）。需要修改仿真用参数后再仿真。
工作空间
解算器
诊断
⑥ 用鼠标左键选中并单击I积分环节模块标题“ntegrator”，将 原标题字符删除重新输入汉字“积分环节”；并可依次修改其 他模块标题。最后，再在窗口空白处，双击鼠标左键，输入文 字“二阶系统的阶跃响应”。
第4章 基于MATLAB的控制系统计算机辅助分析
4.1 控制系统的时域分析 一.自动控制的一些基本概念
1.超调量σ%
% h(t pBiblioteka ) h() .100%h()
% e 1 2 100%
(4.1 1)
sigma=2.7182^(-pi*zeta/(1-(zeta)^2)^(1/2))
zeta=((log(1/sigma))^2/((pi)^2+(log(1/sigma))^2))^(1/2)
2 s^3 + 4.5 s^2 + s + 0.4
求s G(s) 1
求s. 1 .U (s) G(s) 1
运行结果：
MATLAB中，函数dcgain( )可求系统稳态误差的终值。该 函数的调用格式为： esr=dcgain(G)。 若 G s. 1 U (s)，则结果esr为求系统给定稳态误差终值；
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本 例 中 ， 通 过 点 击 “ Edit” 菜 单 ， 在 弹 出 的 下 拉 菜 单 中 选 择 “Viewer Preferences”项，设定阶跃响应的上升时间范围为最终稳 态值的0~90%，调整时间的误差带为2%。
二．仿真工具Simulink简介
(一）Simulink界面
Simulink图标
或运行【例4.3】中的M文件
系统的阶跃响应曲线。
② 在MATLAB提示符》后，输入ltiview，即可启 动该图形软件，显示窗口如图所示。
从 File 的 下 拉 菜 单 中 选 中 → import 选 项 选 择 需 要 仿 真的系统。
选择窗口中的Lsys系统， 并用鼠标点击OK
在画面中点击鼠标右 键，选择 “ Characteristics” 选 项 ，再选择 “ Peak Time” 项 可 得 阶跃响应曲线中的 峰值时间为11.3。
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sigma = 0.1964 即求得系统超调量σ%=19.64%。
2.峰值时间tp
3.调节时间ts
二.MATLAB函数指令方式下的时域阶跃响应分析
函数命令调用格式如下： step(sys) step(sys,t) step(sys1,sys2,…sysN) step(sys1,sys2,…sysN,t) [y,t,x]=step(sys)