离散系统Matlab仿真-精品

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第三讲MatlabSimulink入门——离散系统仿真实例

第三讲MatlabSimulink入门——离散系统仿真实例

第三讲MatlabSimulink ⼊门——离散系统仿真实例第三讲 Matlab/Simulink ⼊门——离散系统仿真实例1、离散系统基本概念1.1 离散系统 离散系统: 是指系统的输⼊和输出仅在离散的时间上取值,⽽且离散的时间具有相同的时间间隔,与连续的概念相反。

设系统输⼊变量为,其中为系统的采样时间,为采样时刻。

由于为⼀固定值,因此系统输⼊,常简记为。

设输出系统为,简记为。

于是,离散系统的数学表达为:1.2线性离散系统 线性离散系统: 是离散系统的⼀种特殊形式,需要同时满⾜(1)、(2)两个条件,即 (1)、齐次性: 对于离散系统,如果对任意的输⼊与给定的常数,下⾯的式⼦总成⽴:则称系统满⾜齐次性。

(2)、叠加性: 对于系统对于输出和,输出分别为 和,总有下⾯的式⼦成⽴:则称系统满⾜叠加性。

对于线性离散系统,其⼀般数学描述为:⽤差分⽅程描述为:状态⽅程:输出⽅程:1.3 Z 变换u (nT ),n =s 0,1,2...T s n T s u (nT )s u (n )y (nT )s y (n )y (n )=f (u (n ),u (n −1),...;y (n −1),y (n −2))T {αu (n )+1βu (n )}=2αT {u (n )}+1βT {u (n )}2y (n )=T {u (n )},n =0,1,2...u (n )αT {αu (n )}=αT {u (n )}u (n )1u (n )2y (n )1y (n )2T {u (n )+1u (n )}=2T {u (n )}+1T {u (n )}2y (n )=f (u (n ),u (n −1),...;y (n −1),y (n −2))x (n +1)=f (x (n ),u (n ),n )y (n )=g (x (n ),u (n ),n ) 变换: 对于⼀个离散信号,其变换为。

⼀般来说离散信号的起始时间往往⼤于零,这时它的变换为,可简记为。

控制系统仿真及MATLAB语言-连续系统的离散化方法46页PPT

控制系统仿真及MATLAB语言-连续系统的离散化方法46页PPT
控制系统仿真及MATLAB语言-连续系 统的离散化方法
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7、翩翩新 来燕,双双入我庐 ,先巢故尚在,相 将还旧居。
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吁ห้องสมุดไป่ตู้











9、 陶渊 明( 约 365年 —427年 ),字 元亮, (又 一说名 潜,字 渊明 )号五 柳先生 ,私 谥“靖 节”, 东晋 末期南 朝宋初 期诗 人、文 学家、 辞赋 家、散
文 家 。汉 族 ,东 晋 浔阳 柴桑 人 (今 江西 九江 ) 。曾 做过 几 年小 官, 后辞 官 回家 ,从 此 隐居 ,田 园生 活 是陶 渊明 诗 的主 要题 材, 相 关作 品有 《饮 酒 》 、 《 归 园 田 居 》 、 《 桃花 源 记 》 、 《 五 柳先 生 传 》 、 《 归 去来 兮 辞 》 等 。
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6、最大的骄傲于最大的自卑都表示心灵的最软弱无力。——斯宾诺莎 7、自知之明是最难得的知识。——西班牙 8、勇气通往天堂,怯懦通往地狱。——塞内加 9、有时候读书是一种巧妙地避开思考的方法。——赫尔普斯 10、阅读一切好书如同和过去最杰出的人谈话。——笛卡儿
Thank you

离散混沌系统的Matlab仿真

离散混沌系统的Matlab仿真
( n+1 ( ) 1一 n ) )= n ( ( ) () 1
在 35 <4的参数区域 内, .7< 系统存在混沌吸引子 , 任意取一个初值 , 得到 的一个轨道最终被吸引到 这个 吸引轨道上来 , 将不同初值所得的结果作 图, 将呈现一条复杂的曲线.
用 ei命令建立 自 d t 定义函数名为 Lg t . 然后利用 dbg o ii m, sc eu 命令直接运行 , 混沌图形如图 1 所示.
本文在基于 M t b aa 环境 , l 研究了离散混沌系统的数值解法和图形仿 真, 同时针对离散时滞 混沌 系统
给出了数值仿真的 M f b aa 程序. l 从数值仿真角度来说 , 本文所得方法对 于离散混沌系统 的混沌同步和控
制器仿真及误差描述都有积极的意义.
1 离散 混沌 系统 的数 值仿真
收稿 日期 :06一 6— 8 20 O 2 修 回 日期 :0 6— 9— 0 20 0 3
基金项 目: 安徽省教育厅 自然科学基金项 目(0 6 J4 B)安徽省 教育厅青年教师科研基金项 目(20 J l 3 资 助 20 K 29 、 0 5Q 5 ) 1 1 作者 简介 : 明(9 O ) 女 , 朱夜 17 一 , 安徽庐江人 , 安徽 大学 学报 编辑部 副编审 , 理学硕士 .
不便 .
M fb aa 是由 M t Wo l a r h k公司推 出的一种面向科学与工程计算的高级语言, 它集科学计算、 自动控制信
号处理、 神经 网络 、 图像处理等 于一体 , 具有极 高的编程效 率.M tb提供 的 S un 是一个 基于 aa l i lk m i Wi o s n w 环境下 的以图形进行编程的软件, d 可用来对动态系统建模、 仿真 和分析. 同时 M t b aa 语言编程直 l 观易懂 , a a M tb在数值计算及动态仿真等方面 , l 研究人员不但工作量小 , 编程也很容易 , 开发周期也大大缩 短, 数据也更加直观 , 因此在混沌学领域中将发挥其重大作用.

离散时间信号处理与matlab仿真 概述及解释说明

离散时间信号处理与matlab仿真 概述及解释说明

离散时间信号处理与matlab仿真概述及解释说明1. 引言1.1 概述离散时间信号处理是指对离散时间信号进行分析、处理和转换的过程。

离散时间信号处理在许多领域中都起着重要作用,例如通信系统、音频处理、图像处理等。

通过对离散时间信号进行采样和量化,我们可以将连续时间信号转换为离散时间信号,并对其进行数字化处理。

随着计算机技术的发展,MATLAB成为了一种强大的工具,被广泛应用于离散时间信号处理。

MATLAB提供了丰富的函数和工具箱以及易于使用的界面,使离散时间信号处理变得更加简单和高效。

1.2 文章结构本文将按以下结构来介绍离散时间信号处理与MATLAB仿真:- 第2部分: 离散时间信号处理概述。

在这一部分中,我们将介绍信号和系统的基础知识,并比较离散时间信号与连续时间信号之间的差异。

此外,我们还将探讨离散时间信号处理在各个应用领域中的应用案例。

- 第3部分: MATLAB在离散时间信号处理中的应用。

这一部分将重点介绍MATLAB工具箱的使用方法,并提供离散时间信号处理算法在MATLAB中的实现方式。

同时,我们将通过一些具体案例来演示MATLAB在离散时间信号处理中的应用。

- 第4部分: 离散时间信号处理的常见问题和挑战。

在这部分中,我们将探讨采样频率选择与混叠效应、数字滤波器设计与优化原理以及非线性失真和量化误差分析等离散时间信号处理中常见的问题和挑战。

- 最后,我们将在第5部分总结本文,并对离散时间信号处理与MATLAB仿真的重要性进行回顾和总结,同时展望未来离散时间信号处理方法研究的发展方向。

1.3 目的本文目的是为读者提供一个全面且详细的概述,使其了解离散时间信号处理以及MATLAB仿真在该领域中的应用。

希望通过阅读本文,读者能够加深对离散时间信号处理基础知识的理解,并掌握使用MATLAB进行仿真和实现离散时间信号处理算法的方法。

此外,本文还旨在引起读者对离散时间信号处理领域中常见问题和挑战的关注,并对相关研究方向进行思考。

离散电机PID控制及其MATLAB仿真-PPT精品

离散电机PID控制及其MATLAB仿真-PPT精品

1.3.5 积分分离PI用普通PID阶跃跟踪
1.3.5 积分分离PID控制算法及仿真
• Simulink主程序
1.3.5 积分分离PID控制算法及仿真
• 阶跃响应结果
1.3.5 积分分离PID控制算法及仿真
• 需要说明的是,为保证引入积分作用后系统的稳 定性不变,在输入积分作用时比例系数Kp可进行 相应变化。此外,β 值应根据具体对象及要求而 定,若β 过大,则达不到积分分离的目的;β 过 小,则会导致无法进入积分区。如果只进行PD控 制,会使控制出现余差。(为什么是β ?)
式中,Ki=Kp/Ti,Kd=KpTd,T为采样周期,K为采样
序号,k=1,2,……,e (k-1)和e (k)分别为第(k-
1)和第k时刻所得的偏差信号。
1.3.1 位置式PID控制算法
• 位置式PID控制系统
1.3.1 位置式PID控制算法
根据位置式PID控制算法得 到其程序框图。
在仿真过程中,可根据实 际情况,对控制器的输出 进行限幅:[-10,10]。
控制工程与控制理论课程设计讲座
先进PID控制及其 MATLAB仿真
主讲人 付冬梅 自动化系
第1章 数字PID控制
• 1.1 PID控制原理 • 1.2 连续系统的模拟PID仿真 • 1.3 数字PID控制
1.1 PID控制原理
• 模拟PID控制系统原理框图
1.1 PID控制原理
• PID是一种线性控制器,它根据给定值rin(t)与实 际输出值yout(t)构成控制方案:
• 积分环节:integral ['intiɡrəl]主要用于消除静
差,提高系统的无差度。积分作用的强弱取决于积分时 间常数T,T越大,积分作用越弱,反之则越强。

基于MATLAB的离散控制系统实验仿真研究

基于MATLAB的离散控制系统实验仿真研究
技 息
基孑 MA T L AB昀离 散控 制系统实验仿寅砷究
中北大学信息与通信工程 学院 高丽媛
[ 摘
王忠庆
景 妮
要】 图形 用户界面 ( G U I ) 是 用户与计算机程 序之 间的交互方式 , 是 用户与计 算机进行信 息交流的方 式。本文通过利 用MA T —
L A B的特点 以及 它提供 的 图形 用户界 面 G UI 设 计模板 、 MA T L AB的程序 设计和 M 文件设计 出了离散 系统的MATL A B仿 真程序 , 完 成 了系统 的零极 点函数 , 零极点 图, 反 馈函数 , 单位 阶跃响应 曲线 , 单位脉 冲响应 曲线 以及 b o d e 图的绘制 。仿 真结果表明 , MA T L A B 的G U I 设计功 能与其数据处理功 能、 绘 图功 能等的有机结合 , 极 大地方便 了非专业用户的使 用, 可以使 控制 系统 的动 态仿真及其性 能分析快速 、 灵活 、 直观 、 高效 。 [ 关键 词] MA TL A B语言 离散控制 系统 用户 图形界 面 仿真程序
O . 5 I 言
Байду номын сангаас
M A T L A B 是 由美 国M a t h Wo r k s 公司开发 的一套用 于科学工程 计算 的可视化 高性能 软件, 它具 有强大 的科学计 算能力 和出色 的图形 处理 能 力, 提 供 了 友好 的 图形 化 用户 界 面 ( G r a p h i c a l U s e r I n t e r f a c e s , 简 称 G U I ) 。利用 M A T L A B 语言及 其提供的图形用户界面 G U I 设 计模 板设计 出了离散 控制系统仿真及程序 , 用 人机 对话方式进行菜单操作 , 不需要 编写 程序 , 鼠标点击 图中任意点在 图形上显示 出该点 的坐标值及 其参 数 。本 文提出 了用 M A T L A B 的G U I 设计用 户图形界面 , 用 以仿 真《 离散 控制 系统》 的主要内容u , 。 1 . 离散控制 系统与 GUI 1 . 1 离散控制 系统 在控 制 系统 中 , 如果 所有信 号都 是时 间变量 的连续 函数 , 换句话 说, 这些信 号在 全部 时间上是 已知 的 , 则 这样 的系统称 为连续 时 间系 统, 简称连续 系统 ; 如果控制系统 中有 一处 或几处信号是一 串脉 冲或数 码, 即这些 信号 仅定义 在离散 时间上 , 则 这样 的系统称 为离散 时 间系 统, 简称离散 系统 】 。 离散控 制系统是指系统 内的信号在某一 点上是不连续 的。仔 细区 分时 , 又可 以把 离散控制 系统进一步 分为采样控 制系统 和数字控制 系 统两大类 。 系统 内的控制器 和对象均 是连续信 号处理器 , 用采样 开关 来达 到 多个对象共享一个控制器 的 目的。类 似系统称 为采 样控制系统。 控制 器只能处 理数字 ( 离散 ) 信号, 控制 系统 内必有 A / D 、 D / A转换 器完成连续信号 与离散信号之间的相互转换 。类 似系统称为数字控制 系统 。显 然 , 由数 字计算机 承担控制器 功能 的系统 均可归属 于数字控 制系统 。随着计算 机技术 的 日益普及 , 数字控制 系统的应用会 越来越 多” 】 。 1 . 2用户界面 图形用户界面 ( G U I ) 是用户 与计算 机程序之间的交互方式 , 是用户 与计算机 进行信息交 流 的方式 。计算机在 屏幕显示 图形和文本 , 若有 扬 声器还 可产生声音 。用户通过输 入设备 , 如: 键盘 、 鼠标 、 跟踪球 、 绘 制 板或 麦克 风 , 与计算 机通讯 。图形用 户界 面或 G U I 是包 含 图形对 象, 如: 窗 口、 图标 、 菜单 和文本的用户界面 。以某种方式选 择或激活这 些 对象 , 通 常引起动 作或发生变 化。最 常见 的激活方 法是用 鼠标 或其 它 点击设备 去控制屏 幕上的 鼠标指针的运 动。按下 鼠标按钮 , 标 志着 对象 的选 择或其它动作 。 实现一个 G U I 的过程包括两个 基本任务 : 一是 G U I 的组件 布局 , 另 个是G U I 组 件编程 。另 外 , 用户还必须 能够保存并 发布 自己的 G U I , 使得用户 开发的 图形界 面能够 真正得到应用 。所有这些功 能都 能通过 图形用户界 面开发环境 G U I D E来完成 。 GU I D E( G r a p h i c s U s e r I n t e r f a c e D e s i g n E n v i r o n me n t ) 是一 个 专用 于 G U I 程序设 计的快 速开发 环境 , 使 用者通 过 鼠标就 能迅速 地产生各 种 G U I 控件 , 并随心所 欲地改 变它们 的外形 、 大小及颜 色等 , 从 而帮 助用 户方便地设计 出各 种符 合要求 的图形用户界面 。 GU I D E可在布局 G UI 的同时生成 以下两个 文件 : ( 1 ) F I G 文件 。该文件包 括 G U I 的图像窗 口和所有子对 象 ( 包括用 户控件和坐标轴 ) 的完全描 述以及 所有对 象的属性值。 ( 2 ) M文件 。该文件包括 用户用来发布 和控制 界面和 回调 函数 ( 这 里作为子 函数 ) 的各种 函数 。该文 件中不 包含任何组件的布置信息 。 2 . 用 MAT L AB的Co n t r o l T o o l b o x完成软件设计 2 . 1 设计 的步骤 ( 1 ) 打开 M A T L A B , 新 建一个 G U I , 方法有两种 , 在M A T L A B 命令 窗 口中输入 g u i d e 命令, 或在 M A T L A B 主菜 单中点击 F i l e —N e w —G u I 即可 打开一个可编辑 的新窗 口。 ( 2 ) 在G U I 界 面 中加 人 能完成 实验 的相 应控 件 , 如p u s h b a t t o n ( 按 钮) , s t a t i c t e x t ( 静态文本 ) , e d i t t e x t ( 可 编辑文本 ) , p a n e l ( 面) , a x e s ( 坐标 轴) 等。 ( 3 ) 把相 同类 型的按钮 放在 同一个 p a n e l 中, 为 了操作简便 。布局 好整个界面 , 并对各个按钮进行对 齐 , 使 其看起 来整洁美观。如图 1 。 ( 4 ) 修改各个控件 的属性 , 以便在界 面上 观察其 具体作用。 ( 5 ) 对各个 按钮进行 回调 函数 的编写 , 使其 达到它的功能 。具体 的 回调 函数在下 面列 出。

实验二 基于Matlab的离散控制系统仿真---已完成

实验二 基于Matlab的离散控制系统仿真---已完成

实验二基于Matlab的离散控制系统仿真一、实验目的1)学习使用Matlab命令对离散控制系统进行仿真的方法。

2)学习使用Simulink工具箱对离散控制系统进行仿真的方法。

二、实验原理1. 控制系统命令行仿真一阶系统闭环传递函数为3()G ss+3请转换为离散系统脉冲传递函数并仿真。

根据要求实验有实验数据和所得图形如下:连续零极点图函数:离散函数零极点图:连续函数根轨迹图:离散函数根轨迹图:连续函数单位脉冲响应曲线:离散函数单位脉冲响应曲线:连续函数单位阶跃响应:离散函数单位阶跃响应:连续函数波特图:离散函数波特图:连续函数艾奎斯特曲线:离散函数艾奎斯特曲线:连续函数尼科尔斯曲线:离散函数尼科尔斯曲线:2. 控制系统simulink 仿真按图建立系统的Simulink 模型,对不同的输入信号进行仿真,改变参数,观察不同的仿真结果。

图1 控制系统Simulink 仿真图解答于实验内容第二问三、实验内容1) 二阶系统传递函数为225()4+25G s s s =+,请转换为零极点模型,离散系统模型(采样时间为1),以及离散零极点模型,并进行基于matlab 命令的仿真研究(求连续和离散系统的单位脉冲响应、单位阶跃响应、零极点分布图、根轨迹、波特图、奈奎斯特曲线、尼科尓斯曲线等)。

根据题意实验所得有:连续单位脉冲响应连续单位阶跃响应连续零极点分布图离散零极点分布图连续根轨迹连续波特图连续奈奎斯特曲线连续尼科尓斯曲线2)按图1建立系统的Simulink模型,对不同的输入信号进行仿真。

改变模型参数,观察不同的仿真结果。

Step输入:Ramp输入:当函数分子分别为1,10,100,500时有:经过实验可以看出分子越大超调越大,调整时间越大。

3)将上述系统离散化并基于Simulink仿真,观察仿真结果。

根据题意实验有:Step输入:Ramp输入:分子为1时:Step输入:Ramp输入:分子为250时:Step输入:Ramp输入:四、实验报告1)按照实验报告所要求的统一格式,填写实验报告;2)记录实验过程、实验结果和图表。

离散系统变结构控制及matlab仿真

离散系统变结构控制及matlab仿真
阵 ,s( ) 为切 换 函数 ,k=12 k ,,… 定义 2理 想 准滑模 的概念
变换 , 系统化成 了简约型 ,并利 用趋近率 的 将
方法设计 了离散 系统 的变结构控制器 ,并给 出 了仿真结果 ,以此来证 明这种方法的有效性 。
2 相关 的基 本 定义和 定理 .
理想 准滑 模是 发 生在 切 换 面 S x k ) = (( ) cx 上的运动 , r: 故应满足
变结构控制经过数十年 的发展 ,已经 自成 体系,成为 自动控制系统的一种重要的设计方 法。变结构控制系统的核心是滑动模态 ,滑动
模态 具有 理 想 的 不 变Βιβλιοθήκη ,正 是 这 种 不 变 性 ,引
【 xk ) Cxk , k = 00 T s0 s () = T()x() x, 一 k t ( t

将系统 ( ) 2 变换成
f( 1 Y k+ )=Al 。 ) ’ + 。 。 lY( + s ) :Y ’ ( ’
l ( k—T ’ k一 )+ s ) (
一 一
经 式
lk 1 = Y() + Y + ) l + 芝s ) 。 s ( (
把 s )= .x + = ( 2 7 。 O 带如(0 式 , o 1 ) 得到 理想滑动模态方程为

计算差分, 结合( ) 4 式得
5k+1 ( )一s k ( )=C ( ~ k+1 )一C k ( )= CA ‘ k + CA ( — T + Cb ( ) = r ’ ) ( k ) u k
= 。 一
( ) ' ( 一 C 6 一CA‘ ( — ) C 6 一CA‘ ) ( ) ' k ’ () 3
则从任意状 态 出发的滞后离 散 系统 ( ) 的运 1 动,若在有 限步 到达切换面 s,然后在其上运

离散信号及离散系统的MATLAB编程实现

离散信号及离散系统的MATLAB编程实现

数字信号处理课程实验报告实验名称离散信号及离散系统的MATLAB编程实现系别教师姓名实验地点实验日期一、实验内容1、用MATLAB仿真(编写)离散序列2、常见序列运算3、差分方程的求解4、系统零极点的求解。

(红色部分为必做项目)二、实验目的1. 复习离散时间的信号和系统,复习离散时间重要类型的信号和它们的运算的实现。

2. 熟悉MATLAB软件的集成开发环境,学会利用MATLAB编程及获得帮助的方法。

3. 学会利用MATLAB的绘图功能。

三、涉及实验的相关情况介绍(包含使用软件或实验设备等情况)matlab软件,计算机四、实验试做记录(含程序、数据记录及分析)1、 Matlab表示序列MATLAB中,可采用向量表示序列,由于MATLAB中对序列下标默认为从1开始递增,因此要表示离散信号,一般应采用两个向量分别对信号的自变量和因变量进行描述。

如, n= -3~4,在MATLAB中表示为>> n = [-3, -2, -1, 0, 1, 2, 3, 4]; %自变量取值>> x = [ 2, 1, -1, 0, 1, 4, 3, 7]; %因变量取值说明:(1)向量可用方括号[ ]表示。

(2)当向量取值连续变化时可用冒号运算符“:”简化赋值过程,如的n值,可简化为n=[-3:4]或n= -3:4 。

(3)分号“;”表示不回显表达式的值。

(4)“%”表示其后内容为注释对象。

(5)符号“>>”是MATLAB命令窗口的输入提示符,此外,为便于多次调用,也可在m文件中输入相应的命令语句。

利用MATLAB,还可对信号的波形进行描述,常采用的绘图语句有stem,plot,subplot, axis,title,xlabel,ylabel,gtext, hold on, hold off, grid 等。

其中stem 绘制离散图形;plot 绘制连续图形;subplot 用于绘制子图,应在stem 或plot 语句前调用;axis 指定x 和y轴的取值范围,用在stem或plot语句后;title 标注图形名称,xlabel, ylabel 分别标注x轴和y轴名称;gtext可将标注内容放置在鼠标点击处;hold on和 hold off 用于控制对象绘制方式,是在原图上还是在新图上绘制;grid用于绘制网格。

基于MATLAB的离散系统仿真程序设计_买买提热依木_阿布力孜

基于MATLAB的离散系统仿真程序设计_买买提热依木_阿布力孜

*新疆人事厅(040146);新疆教育厅重点项目(050144)1离散控制系统随着控制系统复杂性的增加,对控制器的要求越来越高,其成本亦随着控制器数学模型的复杂化而急剧上升。

事实上,一个复杂的控制函数如果仅限于采用模拟元件,则在技术实现上是有难度的。

随着微型计算机的迅速发展,以计算机作为数字控制器已广泛应用于控制系统中。

在这类系统中,除了连续的模拟信号外,还有若干部分的信号是数码或脉冲序列。

由于后者在时间上是离散的,因而这类系统又成为离散控制系统。

计算机所能接受的是时间上离散的,量值上被数字化的信号。

如果已知离散系统的脉冲传递函数G(z)和输入信号的在z 变换R(z),可以求得系统输出的脉冲序列为如式(1)所示。

c *(t )=Z -1[C (z )]=Z -1[R (z )G (z )](1)离散控制统有稳定,瞬态响应和稳态误差等性能问题。

对于这些性能的分析,所涉及到的基本概念和方法与连续控制系统基本相同。

2图形用户界面GUI在MATLAB 命令窗口内,选择File 文件的New 子菜单,会看到一个GUI 的二级子菜单,单击它,就会显示GUI 的程序设计模板。

MATLAB 为GUI 设计一共准备了4种模板,分别是Blank GUI (默认)、GUI with Uicontrols (带控件对象的GUI 模板)、GUI with Axes and Menu (带坐标轴与菜单的GUI 模板)与Model Question Dialog (带模式问话对话框的GUI 模板)。

3离散控制系统的仿真程序设计用MATLAB 语言GUI 设计离散控制系统仿真程序的主菜单窗口,菜单的内容有;离散系统(绘制Bode 图、脉冲响应、阶跃响应、稳定性判别、绘制根轨迹、绘制Nyquist 曲线、绘制Nichols 曲线等),帮助和退出等项目。

设计绘制离散系统的Bode 图时,先设计一个新的窗体,是由Static Text (静态文本框)、Push Button (命令按钮)、EditText (可编辑文本框)、Axes (坐标轴)等对象组成的。

用MATLAB仿真离散系统差分方程

用MATLAB仿真离散系统差分方程

用MATLAB仿真离散系统差分方程1、设计题目f-nn+f-ynyyn=n-)2+())1(5.0())1.0(-(25系统输入序列为。

nf nε(n=))()5.0(2、设计要求1、试用MATLAB绘出输入序列的时域波形;2、用MATLAB求出该系统0~20区间的样值;3、用MATLAB画出系统的零状态响应波形。

3、功能分析差分方程反映的是关于离散变量的取值与变化规律。

通过建立一个或几个离散变量取值所满足的平衡关系,从而建立差分方程。

差分方程就是针对要解决的目标,引路系统或过程中的离散变量,根据实际背景的规律、性质、平衡关系,建立离散变量所满足的平衡关系等式,从而建立差分方程。

通过求出和分析方程的解,或者分析得到方程解的特别性质(平衡性、稳定性、渐近性、振动性周期性等),从而把握这个离散变量的变化过程的规律,进步再结合其他分析,得到原问题的解。

4、设计原理分析1、差分方程定义含有未知函数yt=f(t)以及yt的差分Dyt, D2yt,…的函数方程,称为常差分方程(简称差分方程);出现在差分方程中的差分的最高阶数,称为差分方程的阶。

n阶差分方程的一般形式为F(t,yt,Dyt,…,Dnyt)=0,其中F是t,yt, Dyt,…, Dnyt的已知函数,且Dnyt一定要在方程中出现。

含有两个或两个以上函数值yt,yt+1,…的函数方程,称为(常)差分方程,出现在差分方程中未知函数下标的最大差,称为差分方程的阶。

n阶差分方程的一般形式为F(t,yt,yt+1,…,yt+n)=0,其中F为t,yt,yt+1,…,yt+n 的已知函数,且yt和yt+n一定要在差分方程中出现。

2、差分方程的意义与应用差分方程模型有着广泛的应用。

实际上,连续变量可以用离散变量来近似逼近,从而微分方程模型就可以近似于某个差分方程模型。

差分方程模型有着非常广泛的实际背景。

在经济金融保险领域、生物种群数量结构规律分析、疫病和病虫害的控制与防治、遗传规律的研究等许许多多的方面都有着非常重要的的作用。

离散电机pid控制及其matlab仿真

离散电机pid控制及其matlab仿真

03
在Simulink中构建PID控制器模型,包括比例、积分
和微分三个环节。
pid控制器仿真实现
01
PID控制器参数设置
根据控制要求,设置PID控制器 的比例、积分和微分系数,以及 采样时间等参数。
02
控制器输出与电机 响应
将PID控制器与离散电机模型连 接,观察电机响应与控制器输出 的关系。
03
电流式pid控制算法
电流式pid控制算法原理
电流式pid控制算法是根据电机电流的反馈信号来控制电机的旋转 扭矩。
电流传感器
在电流式pid控制系统中,需要使用电流传感器来检测电机的电流 ,并将电流信号转换为电信号。
控制逻辑
根据反馈信号和设定值之间的差异,通过pid控制算法计算出控制 输入,以调整电机的旋转扭矩。
MATLAB仿真实现
使用MATLAB的Simulink工具箱,搭建PID控制器模型,对伺服系 统进行控制仿真。
THANKS。
02
03
比例(P)控制
通过调节输入信号的幅值 ,以改变输出值的大小。
积分(I)控制
通过累计输入信号的幅值 ,以调节输出值的趋势。
微分(D)控制
通过比较输入信号的变化 率,以预调节输出值的变 化趋势。
离散电机pid控制器设计
选择合适的pid控制器
根据电机特性和控制要求,选择合适的pid控制器。
确定pid参数
基于模糊逻辑的控制器设计
模糊逻辑是一种基于模糊集合理论的智能控制方 法,适用于处理不确定性和非线性的系统。
基于模糊逻辑的控制器设计方法包括:模糊化、 规则库、反模糊化等步骤,可以根据系统的输入 和输出信息来调整pid控制器的参数,以实现更好 的控制效果。

用MATLAB对离散事件系统进行仿真

用MATLAB对离散事件系统进行仿真

用MATLAB对离散事件系统进行仿真
白涛;曾建潮
【期刊名称】《计算机工程与应用》
【年(卷),期】2000(036)009
【摘要】文章着重讨论用MATUB对离散事件系统进行仿真时的一些关键技术,如随机数发生器的生成、出入队列处理、换队处理等,并以排队系统为例进行仿真实验,以说明用MATLAB对离散事件系统仿真的方便性和有效性.
【总页数】3页(P98-99,162)
【作者】白涛;曾建潮
【作者单位】太原重型机械学院仿真与计算机应用研究所,太原,030024;太原重型机械学院仿真与计算机应用研究所,太原,030024
【正文语种】中文
【中图分类】TP3
【相关文献】
1.基于MATLAB/simulink进行的整车动力性仿真 [J], 袁宏伟
2.利用MATLAB对交流电机调速系统进行建模和仿真 [J], 王涛;刘洋;左月明
3.基于MATLAB的电力系统潮流计算设计--用Simulink仿真进行潮流计算 [J], 赵紫颖;童小鹏;师秀凤
4.利用Matlab对六自由度并联平台进行分析与仿真 [J], 韦正曦
5.利用MATLAB进行发电机灭磁仿真计算 [J], 刘基涛
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利用MATLAB进行离散控制系统仿真(七_八)

利用MATLAB进行离散控制系统仿真(七_八)

姓名: 学号: 得分实验七基于MATLAB的描述函数法非线性系统分析一.基础知识1.考虑如图的非线性系统,图中的继电器非线性模块。

试判断系统是否存在自振;若有自振,求出自振的振幅和频率。

M=10,h=1程序如下:x=1:0.1:20;disN=40/pi./x.*sqrt(1-x.^(-2))-j*40/pi./x.^2; %描述函数disN2=-1./disN; %负倒描述函数w=1:0.01:200;num=12; %线性部分分子den=conv([1 1],[1 6 13]); %线性部分分母[rem,img,w]=nyquist(num,den,w); %线性部分Nyquist曲线参数plot(real(disN2),imag(disN2),rem,img) %同时绘制非线性部分和线性部分的极坐标图grid; %加网格由图可见,两曲线相交,系统存在自激振荡2.建立Simulink模型,如图进行仿真。

系统的Simulink仿真模型由图所示的仿真输出可见,系统中确实存在自激振荡,进一步证实了前面的分析。

二.实验内容:具有间隙非线性系统的Simulink仿真结构图如图所示,设给定输入位单位阶跃信号,试仿真对于线性系统的阶跃响应和有非线性环节的阶跃响应。

姓名: 学号: 得分实验八利用MATLAB进行离散控制系统仿真一.基础知识本试验的目的主要是让学生初步掌握MATLAB软件在离散控制系统分析和设计中的应用。

1.连续系统的离散化。

在MATLAB软件中对连续系统的离散化是应用c2dm()函数实现的,c2dm()函数的一般格式为2.求离散系统的响应:在Matlab软件中,求离散系统的响应可运用dstep()、dimpulse()、dlism()函数实现。

其分别用于求离散系统的阶跃、脉冲及任意输入时的响应。

dstep()的一般格式如下二.实验内容:1.已知离散系统的结构图如图所示,求开环脉冲传递函数。

(采样周期T=1s)系统结构图2.已知离散系统结构图如图所示,输入为单位阶跃,采样周期T=1s,求输出响应。

第3讲 matlab离散事件系统仿真方法

第3讲 matlab离散事件系统仿真方法

– – – –
事件调度法 活动扫描法 进程交互法 三阶段法
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BUPT Information Theory & Technology Education & Research Center
离散事件系统特点
• 系统中的状态只是在离散时间点上发生变化, 而且这些离散时间点一般是不确定的; • 系统的状态变化往往无法用数学公式表示; • 描述方式通常为图、表等接近自然语言的方 式。 • 动态仿真,时间是仿真中的一个关键变量。 • 离散事件系统总包含排队过程。
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BUPT Information Theory & Technology Education & Research Center
4、三阶段法
• 在三阶段仿真方法中,事件被分成两种类型。
– B(bound 或者 booked)事件:这些事件的发生时刻 是可预测的。
• 如通信系统仿真中一次语音通话的发起与结束。 • 通常是“到达”或“结束”类事件
• 基本思想
– 用事件的观念来分析真实系统; – 定义事件以及每个事件发生所引起的系统状态变化 – 按事件发生时间先后顺序来安排事件,并执行每个事件发生时的有 关逻辑关系
• 按照这种策略建立模型时,所有的事件均放在事件表中 • 模型中设有一个时间控制组件,它从事件表中选择具有最早 发生时间的事件并将仿真钟修改到该事件发生的时间,然后 调用与该事件相应的事件处理模块;该事件处理后返回时间 控制成分 • 事件的选择与处理不断进行,直到仿真终止条件或程序事件 产生为止
– 系统状态;事件(类型)及其属性
• 系统状态:例如顾客排队的队长q,服务员忙闲 状态Z • 引起这些状态变化的事件有:顾客到达系统、 顾客接受服务、顾客离开系统

matlab仿真离散正弦信号的功率谱

matlab仿真离散正弦信号的功率谱

离散正弦信号的功率谱1. 理论原理本文仿真了用周期图法的直接法求观测信号的功率谱,和信号加了汉宁窗以后的功率谱。

这里的观测信号由0sin(2/), 1......32s f f n n π=产生,fs =16hz 。

2.程序求观测信号的DTFT 的子程序如下:function X=dtft(x,w)X=x*exp(-j*[1:length(x)]'*w);%主程序如下x1=sin(2*pi*[1:32]/16); %正弦信号的长度为32, 0f =1hzw=linspace(0,2*pi,1000);X1=dtft(x1,w);plot(w,abs(X1))Y1=conj(X1);U1=X1.*Y1;figureplot(w,U1)x2=sin(2*pi*11/8*[1:32]/16);%正弦信号的长度为32, 0f =11/8hzX2=dtft(x2,w);Z1=X1+X2;figureplot(w,abs(X1).^2,'r'),holdon,plot(w,abs(X2).^2,'g'),holdon,plot(w,abs(Z1).^2,'b')%分别画出了数字角频率为pi/8和11pi/64的正弦信号及它们相加后的功率谱 x3=sin(2*pi*5/4*[1:32]/16);%正弦信号的长度为32, 0f =5/4hzX3=dtft(x3,w);Z2=X1+X3;figureplot(w,abs(X1).^2,'r'),holdon,plot(w,abs(X3).^2,'g'),holdon,plot(w,abs(Z2).^2,'b') %画出了数字角频率为pi/8和5pi/32的正弦信号及它们相加后的功率谱 p=0.5-0.5*cos(2*pi*[1:32]/31);%p 表示长度为32的汉宁窗q1=x1.*p;%对数字角频率为pi/8的正弦信号加窗D1=dtft(q1,w);figureplot(w,abs(D1).^2)%画出0f =1hz 的正弦信号加了汉宁窗以后的功率谱 figureplot(w,abs(D1).^2,'r'),hold on,plot(w,abs(X1).^2,'g')%画出了0f =11/8hz 的正弦信号加汉宁窗后和不加窗时的功率谱q2=x2.*p;%对数字角频率为11pi/64的正弦信号加窗D2=dtft(q2,w);Z3=D1+D2;figureplot(w,abs(D1).^2,'r'),holdon,plot(w,abs(D2).^2,'g'),holdon,plot(w,abs(Z3).^2,'b')%画出了数字角频率为pi/8和11pi/64的正弦信号加了汉宁窗后及加窗相加后的功率谱3.结果01234567024681012141618图一 0f =1hz 的正弦信号的频谱01234567050100150200250300图二 0f =1hz 的正弦信号的功率谱01234567050100150200250300图三 红色曲线表示的0f =1hz 的正弦信号功率谱,绿色曲线表示的是0f =11/8hz 的正弦信的功率谱,蓝色线表示两个信号叠加后的结果01234567050100150200250300350400450图四 红色曲线表示0f =1hz 的正弦信号的功率谱,绿线表示0f =5/4hz 的正弦信号的功率谱,蓝线是两个信号叠加后的结果012345670102030405060图五 0f =1hz 的正弦信号加了汉宁窗以后的功率谱01234567050100150200250300图六 0f =1hz 的正弦信号加窗与不加窗时的功率谱对比,红色是加窗后的,绿色是加窗前的01234567010203040506070图七 红色为0f =1hz 的正弦信号加汉宁窗后的功率谱,绿色为0f =11/8hz 的正弦信号家汉宁窗后的功率谱,蓝色为两者叠加后的结果01234567050100150200250300图三 红色曲线表示的0f =1hz 的正弦信号功率谱,绿色曲线表示的是0f =11/8hz 的正弦信的功率谱,蓝色线表示两个信号叠加后的结果4.结果分析A 由图五可以看出,加了汉宁窗之后,功率谱的曲线平滑了,但主瓣宽度变大了。

离散系统Matlab仿真-精品文档

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12
G1=tf(1,[1 1]); G1d=c2d(G1,1, 'imp') G2=tf(1,[1 2]);
G2d=c2d(G2,1, 'imp')
Gd=G1d*G2d
13
1 1 例:系统结构如图所示,其中 G ( s ) , G ( s ) , 1 2 s 1 采样周期T=1s,求该系统的脉冲传递函数G(z)。 s 2
16
5.2 离散系统的稳定性分析
离散系统稳定的充要条件:闭环脉冲传递函数的极点全部
在[z]平面的单位圆内,或闭环特征根的模都小于1。
10 例:闭环采样系统结构如图所示,其中 G(s) s(s 1)
采样周期为T=1s,试判断闭环系统的稳定性。
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sysc=tf(10,[1 1 0]); sysd=c2d(sysc,1, 'zoh'); closysd=feedback(sysd,1); closysd=zpk(closysd) pzmap(closysd) pole(closysd)
第五章 离散系统Matlab仿真 5.1 离散系统的数学模型 5.2 离散系统的稳定性分析 5.3 离散系统的动态性能分析
1
5.1 离散系统的数学模型
一、数学模型的建立 sys=tf (num, den, Ts):返回离散系统的传递函数模型,num 与den分别为系统的分子与分母多项式系数向量;Ts为采样 周期,当Ts=-1或者Ts=[ ]时,表示系统的采样周期未定义。 sys=zpk (z, p, k, Ts):用来建立离散系统的零极点增益模型, Ts为采样周期,当Ts=-1或者Ts=[ ]时,表示系统的采样周期 未定义。
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三、连续系统和离散系统数学模型之间的转换

(整理)利用MATLAB进行离散控制系统模拟.

(整理)利用MATLAB进行离散控制系统模拟.

实验利用MATLAB进行离散控制系统模拟本试验的目的主要是让学生初步掌握MATLAB软件在离散控制系统分析和设计中的应用。

1.连续系统的离散化。

在MATLAB软件中,对连续系统的离散化主要是利用函数c2dm( )函数来实现的,c2dm( )函数的一般格式为C2dm( num, den, T, method),可以通过MATLAB的帮助文件进行查询。

其中:Num:传递函数分子多项式系数;Den:传递函数分母多项式系数;T:采样周期;Method:转换方法;允许用户采用的转换方法有:零阶保持器(ZOH)等五种。

2.求离散系统的相应:在MATLAB中,求采样系统的响应可运用dstep( ),dimpulse( ),dlsim( )来实现的。

分别用于求取采样系统的阶跃,脉冲,零输入及任意输入时的响应,其中dstep( )的一般格式如下:dstep( num, den, n),可以通过MATLAB的帮助文件进行查询。

其中:Num:传递函数分子多项式系数;Den:传递函数分母多项式系数;N:采样点数;3.此外,离散控制系统也可以用simulink工具箱进行仿真,仿真界面如下图(采样周期可以在对应模块中进行设定)。

1.编制程序实现上面三个仿真程序。

2.把得到的图形和结果拷贝在试验报告上。

3.在第1个例子中,改变采样周期为0.25,重新运行程序,把结果和原来结果进行比较,并说明为什么?4.在第2个例子中,改变采样点数为70,重新运行程序,把结果和原来结果进行比较,并说明为什么?同样,改变采样周期T,观察不同周期下系统阶跃响应的动态性能,分析采样周期对系统动态性能的影响。

1.1)num=10;den=[1,7,10];t=0.1[numz,denz]=c2dm(num,den,t,'zoh');printsys(numz,denz,'z')得出结果:t =0.1000num/den =0.039803 z + 0.031521------------------------z^2 - 1.4253 z + 0.49659若t改为0.25:num=10;den=[1,7,10];t=0.25[numz,denz]=c2dm(num,den,t,'zoh'); printsys(numz,denz,'z')得出结果为:t =0.2500num/den =0.18012 z + 0.10062-------------------------z^2 - 0.89304 z + 0.173772)num=10;den=[1,7,10];t=0.25;i=[0:35];time=i*t;[numz,denz]=c2dm(num,den,t,'zoh'); yc=step(num,den,time);y_zoh=dstep(numz,denz,36);[xx,yy]=stairs(time,y_zoh);plot(time,yc,'r'),holdplot(xx,yy,'r'),hold;grid采样点数改为70:num=10;den=[1,7,10];t=0.1;i=[0:70];time=i*t;[numz,denz]=c2dm(num,den,t,'zoh'); yc=step(num,den,time);y_zoh=dstep(numz,denz,71);[xx,yy]=stairs(time,y_zoh);plot(time,yc,'r'),hold周期改为0.25:3num=[0.008,0.072];den=[1,-1.905,0.905];t=0.1;i=[0:35];time=i*t;[numz,denz]=c2dm(num,den,t,'zoh'); yc=step(num,den,time);y_zoh=dstep(numz,denz,36);[xx,yy]=stairs(time,y_zoh);plot(time,yc,'r'),holdplot(xx,yy,'r'),hold;gridSimulink 实现:仿真时间:10仿真时间700:3(3) 采样周期不同,得出的Z变换也不同,说明Z变换的结果随采样周期的变化而变化。

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例:系统结构如图所示,其中 G(s) 1
s(s 1)
采样周期T=1s,求该系统的脉冲传递函数G(z)。
num=[1];den=[1 1 0]; sysc=tf(num,den); sysd=c2d(sysc,1, 'zoh')
11
四、多模块数学模型的建立 1、两模块串联
例:系统结构如图所示,其中 G1(s)s1 1, G2(s)s 12,
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例:闭环采样系统结构如图所示,其中 G(s) K
s(s 1)
采样周期为T=1s,试分析闭环系统的稳定性。
sysc=tf(1,[1 1 0]); sysd=c2d(sysc,1, 'zoh'); pole(sysd) rlocus(sysd) [k, poles]=rlocfind (sysd)
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5.3 离散系统的动态性能分析
printsys (num, den, 's'):连续系统传递函数; printsys (num, den, 'z'):离散系统传递函数。
4
例:已知离散系统脉冲传递函数为 Gz 0.0z120.0z30.07
z32.7z22.4z20.72
试用MATLAB创建系统的数学模型。
num=[0.01 0.03 -0.07]; den=[1 -2.7 2.42 -0.72]; G=filt(num,den) printsys (num, den, 'z')
采样周期T=1s,求该系统的脉冲传递函数G(z)。
12
G1=tf(1,[1 1]); G1d=c2d(G1,1, 'imp') G2=tf(1,[1 2]); G2d=c2d(G2,1, 'imp') Gd=G1d*G2d
13
例:系统结构如图所示,其中 G1(s)s1 1, G2(s)s 12,
试求其等效的零极点增益模型。
num=[0.01 0.03 -0.07]; den=[1 -2.7 2.42 -0.72]; G=tf(num,den,-1); G=zpk(G) [z, p, k] = tf2zp (num,den)
7
三、连续系统和离散系统数学模型之间的转换
sysd=c2d (sysc,Ts, 'imp'):把连续定常系统模型sysc转 换成离散系统模型sysd,采样时间为Ts,’imp’表示 直接脉冲响应法。
5
二、数学模型的相互转换
这两种数学型之间是可以相互转换的,其调用格式分别为: tf (sys) ——将零极点增益模型转换成传递函数模型; zpk (sys)——将传递函数模型转换成零极点增益模型。
[z, p, k] = tf2zp (num,den),其中num和den分别为系统传 递函数的分子与分母多项式系数向量, z, p, k分别为系统 对应的零点向量、极点向量和增益。
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G=tf(1,[1 1 0]); Gd=c2d(G,1, 'imp'); phid=feedback(Gd,1)
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5.2 离散系统的稳定性分析
离散系统稳定的充要条件:闭环脉冲传递函数的极点全部 在[z]平面的单位圆内,或闭环特征根的模都小于1。
例:闭环采样系统结构如图所示,其中 G(s) 10
sys=zpk (z, p, k, Ts):用来建立离散系统的零极点增益模型, Ts为采样周期,当Ts=-1或者Ts=[ ]时,表示系统的采样周期 未定义。
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例:已知离散系统脉冲传递函数为 Gz 0.0z120.0z30.07
z32.7z22.4z20.72
试用MATLAB创建系统的数学模型。
num=[0.01 0.03 -0.07]; den=[1 -2.7 2.42 -0.72]; G=tf(num,den,-1)
采样周期T=1s,求该系统的脉冲传递函数G(z)。
G1=tf(1,[1 1]); G2=tf(1,[1 2]); G=G1*G2 Gd=c2d(G,1, 'imp')
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2、闭环离散系统
例:闭环采样系统结构如图所示,其中
G(s) 1
H(s) 1
s(s 1)
采样周期为T=1s,求闭环脉冲传递函数。
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例:系统结构如图所示,其中连续部分的传递函数为
G(s) 1 s(0.1s1)
采样周期T=1s,求该开环系统的脉冲传递函数G(z)。
num=[1];den=[0.1 1 0]; sysc=tf(num,den); sysd=c2d(sysc,1, 'imp')
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sysd=c2d (sysc,Ts, 'zoh'):把连续定常系统模型sysc转 换成离散系统模型sysd,采样时间为Ts,’imp’表示 对输入信号加零阶保持器。
s(s 1)
采样周期为T=1s,试判断闭环系统的稳定性。
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sysc=tf(10,[1 1 0]); sysd=c2d(sysc,1, 'zoh'); closysd=feedback(sysd,1); closysd=zpk(closysd) pzmap(closysd) pole(closysd)
[num, den] = zp2tf (z, p, k),其中z, p, k分别为系统的零点 向量、极点向量和增益。 num和den分别为系统对应的传 递函数模型分子与分母多项式系数向量。
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例:已知离散系统脉冲传递函数为 Gzz30 .02.z7 12z 2 0.2 0.4z3 z20 .0 0.772
3
sys=filt (num, den):用来建立采样时间未指定的脉冲 传递函数; sys=filt (num, den, Ts):用来建立一个采样时间由Ts 指定的脉冲传递函数。num和den分别为系统分子与 分母多项式系数向量。
另外,还可以用printsys ( )函数来输出控制系统的传递函 数。其调用格式为:
第五章 离散系统Matlab仿真
5.1 离散系统的数学模型 5.2 离散系统的稳定性分析 5.3 离散系统的动态性能分析
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5.1 离散系统的数学模型
一、数学模型的建立
sys=tf (num, den, Ts):返回离散系统的传递函数模型,num 与den分别为系统的分子与分母多项式系数向量;Ts为采样 周期,当Ts=-1或者Ts=[ ]时,表示系统的采样周期未定义。
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