SISO设计器

Gc (s)
k s ( s 1)
4、最大超调量小于10%，调整时间小于1S。
试设计串联 超前校正网络 Gc (s) 解： 1根据稳态误差要Hale Waihona Puke Baidu确定开环增益k。 1 ess 0.1, k 10, 取k 10 这是I型系统，
k
2绘制原系统频率特性
Sy1=zpk([],[0,-1],10)
解 虚线框为一内环，先化简，算出内环传递函数H(s)
G(s) H(s) 1 G(s)
图 3.30 多环系统结构图
k1=16.7/.0125; z1=[-2]; p1=[-1.25 -4 -16]; [num1, den1]=zp2tf(z1, p1, k1); [num, den]=cloop(num1, den1); syk=tf(10*num, den) [num2, den2]= cloop(10*num , den); syb=tf(num2, den2)
时域分析
step(sys)
step(num, den) step(a, b, c, d) ［y，t］=step (sys) impulse(sys) impulse(num, den) impulse(a, b, c, d) ［y，t］=impulse(sys)
根轨迹分析
rlocus(sys) rlocus(num, den) [k, p]=rlocfind(num, den)
第4章MATLAB应用设计
4.1 线性控制系统设计工具（SISO设计器）
线性时不变系统浏览器LTI viewer是进行系 统线性分析的最为直观的图形界面，使用LTI viewer使得用户对系统的线性分析变得简单而直 观。其实LTI viewer只是控制系统工具箱中所提 供的较为简单的工具，主要用来完成系统的分析 与线性化处理，而并非系统设计。 SISO设计器是MATLAB控制系统工具箱所提供 的一个非常强大的单输入单输出线性系统设计器， 它为用户设计单输入单输出线性控制系统提供了 非常友好的图形界面。在SISO设计器中，用户可 以同时使用根轨迹图与波特图，通过修改线性系 统零点、极点以及增益等传统设计方法进行SISO 线性系统设计。
4．SISO设计器与Simulink的集成——系统验证 使用SISO完成系统的设计之后，在系统实现之前必 须对设计好的系统进行仿真分析，以确保系统设计 的正确性。如果直接按照系统设计逐步建立系统的 Simulink，将是一件麻烦的工作；SISO提供了与 Simulink集成的方法，用户可以直接使用SISO设计 器Tools菜单下的Draw Simulink Diagram直接由设 计好的系统生成相应的Simulink系统框图。在生成 Simulink系统模型之前，必须保存线性系统的执行 结构、补偿器以及传感器等LTI对象至MATLAB工作空 间中。 注 意 ： 生 成 的 Simulink 系 统 模 型 的 实 现 均 采 用 了 MATLAB工作空间中的LTI模块。在生成Simulink系统 模型之后，便可以对设计好的系统进行仿真分析以 验证系统设计的正确性。Exp06_22.m
1．启动SIS0设计器 在MATLAB命令窗口中键入如下的命令启动SISO设计器： >>sisotool或rltool. 启动SIS0设计器。 在默认的情况下，SISO设计器同时启用系统根轨 迹编辑器与开环波特图编辑器。此时尚未进行系统 设计，故不显示根轨迹与开环波特图。 2．输入系统数据（Import System Data） 在启动SIS0设计器之后需要为所设计的线性系统 输入数据，选择SIS0设计器中File菜单下的Import 命令，在显示对话框中完成线性系统数据输入。
3．设计与分析系统
• 可使用零极点配置、根轨迹分析以及波特图分析等方法对 线性系统进行设计。除对系统零极点的操作（增加、删除、 改变分布）外，单击补偿器增益及传递函数区域可弹出补 偿器设置对话框，设置补偿器C的增益、零点、极点等。 • 系统设计完成后，需进一步分析系统的开环或闭环响应， 以确保系统是否满足特定的设计需要。可以选择SISO设计 器中Analysis菜单下的Responses to step command绘制 指定的闭环响应曲线。在打开的LTI浏览器上，可对系统 性能如调整时间、峰值响应、上升时间等进行分析。 • 如果是设计线性离散系统，可选择Tools菜单下的 Continuous/Discrete Conversions选项，对离散系统的 采样时间、连续信号的离散化方法等进行设置。
设置控制对象传递函数
校正装 置传函
对校正装置零极点的操作（增加、删除、改变分布）
超前校正网络设计
例题4-1设控制系统如图所示， 要求：1、单位斜坡输入时，
位置输出稳态误差 ess 0.1
2、开环截止频率c'' 4.4相角 裕度 '' 45o
'' 3、幅值裕度 h (db) 10db
控制系 统结构
系统名称
数据来源与列表
系统数据
可单击控制系统结构右下方的Other按钮改变控制系统结构。
• 注意：如果数据来源为Simulink系统模型框图，则 必须对其进行线性化处理以获得LTI对象描述。因 为SISO系统中的所有对象（G执行部件、H传感器、 F预滤波器、C补偿器）均为LTI(线性时不变)对象。
使用系统默认的控制系统结构，并设置控制系统的执 行结构（控制对象）数据G为 sys，其它的参数H、F、 C 均使用默认的取值（常数1）。然后单击OK按钮， 此时在SISO设计器中会自动绘制此负反馈线性系统 的根轨迹图及系统开环波特图。在系统根轨迹图中， 兰色和表示控制对象G的零极点，红色表示系统补 偿器C的零极点。用户可在编辑器中对系统的根轨 迹进行控制与操作。
频域分析
bode(sys) bode(num, den) bode(a,b,c,d,iu) [mag，phase，w]=bode(sys) nyquist(sys)
例 3.28 一多环系统
16.7(s 2) G(s) (0.8s 1)(0.25s 1)(0.0625s 1)
其结构如图3.30所示，试用LTI Viewer求闭环系统的单位阶跃响 应，分析系统的性能（最大超调量、峰值时间、调整时间、上 升时间，稳态误差），绘制波特图、奈奎斯特图。