Matlab控制工具箱

Matlab控制工具箱的应用

——基于Matlab R2010a(7.10.0)

1.线性时不变系统浏览器LTI Viewer

在Matlab的command Window中，建立LTI对象，之后使用LTI Viewer可以绘制LTI 对象的单位阶跃响应曲线（Step）、单位脉冲响应曲线（Impulse）、波特图（Bode）、零输入响应（Initial Condition）、波特图幅值图（Bode Magnitude）、奈奎斯特图（Nyquist）、尼科尔斯图（Nichols）、奇异值分析（Singular Value）以及零极点图（Pole/Zero）等。

注意：必须是线性时不变系统，对非线性系统需进行线性近似；

LTI对象有三种：tf对象（传递函数模型）、zpk对象（零极点模型）、ss对象（状态空间模型），命令如下：

连续系统离散系统

传递函数模型Sys=tf(num,den) Sys=tf(num,den,TS)

零极点模型Sys=zpk(z,p,k) Sys=zpk(z,p,k,TS)

状态空间模型Sys=ss(A,B,C,D) Sys=ss(A,B,C,D,TS)

1)在Matlab的command Window中输入“ltiview”，弹出LTI Viewer界面如下：

2)在Matlab的command Window中输入LTI对象模型；

3)在LTI对话框中，将在workspace中的LTI对象模型导入：

4)之后进行分析，点击鼠标右键，可选择生成的各种曲线：

每种曲线，可快速获得系统响应信息：

5)设置：

通过Preferences或Edit→Viewer Preferences可进行LTI Viewer图形窗口的设置；

在系统响应曲线绘制窗口中单击鼠标右键，选择弹出菜单中的Propertise可针对某一曲线进行设置；

通过Eidt→Plot Configurations可改变曲线绘制布局；

6)非线性系统的线性近似：

利用Simulink系统模型窗口中的菜单命令Tools→Control Design→Linear Analysis，可对非线性系统进行线性分析。在利用Simulink对系统进行线性分析时，会同时调出LTI Viewer。

2.单变量系统设计工具SISO Tool

在SISO设计器中，用户可以同时使用根轨迹图与波特图，通过修改线性系统相关环节的零点、极点及增益等进行SISO线性系统设计。

举例：

1)在command window中，输入G=tf（5.195,[0.001275,0.075,1]）;

2)在sisotool工具中选择G，如下：

3)类似的方式可以选择H；对F、C函数同样如此，不过F、C函数有另外的操

作方式，如下：

4)点击如下命令，即可得到相应曲线：

5)采用Analysis Plots做进一步的分析；这一步并非必须的，不过要进行更深入

的分析时很方便。

6)如果控制环参数已初步确定，需在Simulink中进行仿真分析，进一步对控制

环参数进行验证，以保证系统设计的正确性。

Simulink模型可以通过SISO Tool直接生成，见下图：

7)SISO Tool其他命令

Control Architecture：这是选择SISO模型的；

Loop Configuration：对于多环反馈系统（其实SISO Tool里给的六个模型，也就只有单环和双环而已），可以设置将外环反馈开环运行；对于单环的系统无作用。

System Data：设置函数模型；

Sample Time Conversion：设置采样时间，通常不需要特别设置；

Compensator edit：补偿装置参数调整；

graphical tuning：图形调整，显示哪些图形；

——可以通过Select New Open/Closed Loop to Tune，得到对各种干扰信号的抑制能力的图形。

Automated Tuning：自动设计补偿装置

在生成的图形中，可以在根轨迹曲线中直接调整开环增益，相应的曲线会发生变化；还有其他方便的功能，不一一列举。