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《基于MATLAB的控制系統(tǒng)數(shù)學(xué)建?！酚蓵?huì)員上傳分享，免費(fèi)在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在教育資源-天天文庫(kù)。
1、MATLAB與控制系統(tǒng)仿真實(shí)踐第1章基于MATLAB的控制系統(tǒng)數(shù)學(xué)建模本章主要內(nèi)容原理要點(diǎn)1.1控制系統(tǒng)的傳遞函數(shù)模型1.1.1系統(tǒng)傳遞函數(shù)模型簡(jiǎn)述1.1.2傳遞函數(shù)的MATLAB相關(guān)函數(shù)1.1.3建立傳遞函數(shù)模型實(shí)例1.2控制系統(tǒng)的零極點(diǎn)函數(shù)模型1.2.1零極點(diǎn)函數(shù)模型簡(jiǎn)述1.2.2零極點(diǎn)函數(shù)的MATLAB相關(guān)函數(shù)1.2.3建立零極點(diǎn)函數(shù)模型實(shí)例1.3控制系統(tǒng)的狀態(tài)空間函數(shù)模型1.3.1狀態(tài)空間函數(shù)模型簡(jiǎn)述1.3.2狀態(tài)空間函數(shù)的MATLAB相關(guān)函數(shù)1.3.3建立狀態(tài)空間函數(shù)模型實(shí)例1.4系統(tǒng)模型之間的轉(zhuǎn)換1.4.1系統(tǒng)模型轉(zhuǎn)換的MATLAB相關(guān)函數(shù)1.4.2系統(tǒng)模型之間
2、轉(zhuǎn)換實(shí)例1.5方框圖模型的連接化簡(jiǎn)1.5.1方框圖模型的連接化簡(jiǎn)簡(jiǎn)述1.5.2系統(tǒng)模型連接化簡(jiǎn)的MATLAB相關(guān)函數(shù)1.5.3系統(tǒng)模型連接化簡(jiǎn)實(shí)例1.1控制系統(tǒng)的傳遞函數(shù)模型1.1.1系統(tǒng)傳遞函數(shù)模型簡(jiǎn)述1.1.2傳遞函數(shù)的MATLAB相關(guān)函數(shù)1.1.3建立傳遞函數(shù)模型實(shí)例1.1.1系統(tǒng)傳遞函數(shù)模型簡(jiǎn)述連續(xù)系統(tǒng)一般由微分方程來(lái)描述。而線性系統(tǒng)又是以線性常微分方程來(lái)描述的。設(shè)系統(tǒng)的輸入信號(hào)為u(t)，且輸出信號(hào)為y(t)，則系統(tǒng)的微分方程可寫(xiě)成：在零初始條件下，經(jīng)Laplace變換后，線性系統(tǒng)的傳遞函數(shù)模型：MATLAB中可以方便地由分子和分母系數(shù)構(gòu)成的兩個(gè)向量唯一地確定出來(lái)
3、，這兩個(gè)向量分別用num(numerator,分子)和den(denominator，分母)表示。1.1.2傳遞函數(shù)的MATLAB相關(guān)函數(shù)用不同向量分別表示分子和分母多項(xiàng)式，就可以利用控制系統(tǒng)工具箱的函數(shù)表示傳遞函數(shù)變量G：tf函數(shù)的具體用法見(jiàn)表1.1。sys=tf(num,den)返回變量SYS為連續(xù)系統(tǒng)傳遞函數(shù)模型sys=tf(num,den,ts)返回變量SYS為離散系統(tǒng)傳遞函數(shù)模型。TS為采樣周期，當(dāng)TS＝－1或者TS＝[]時(shí)，表示系統(tǒng)采樣周期未定義s=tf('s')定義Laplace變換算子(Laplacevariable)，以原形式輸入傳遞函數(shù)z=tf('z',
4、ts)定義Z變換算子及采樣時(shí)間TS，以原形式輸入傳遞函數(shù)表1.1tf函數(shù)的具體用法printsys(num,den,'s')將系統(tǒng)傳遞函數(shù)以分式的形式打印出來(lái)，'s'表示傳遞函數(shù)變量printsys(num,den,'z')將系統(tǒng)傳遞函數(shù)以分式的形式打印出來(lái)，'z'表示傳遞函數(shù)變量get(sys)可獲得傳遞函數(shù)模型對(duì)象sys的所有信息set(sys,'property',value,...)為系統(tǒng)不同屬性設(shè)定值[num,den]=tfdata(sys,'v')以行向量的形式返回傳遞函數(shù)分子分母多項(xiàng)式c=conv(a,b)多項(xiàng)式A,B以系數(shù)行向量表示，進(jìn)行相乘。結(jié)果C仍以系數(shù)
5、行向量表示1.1.3建立傳遞函數(shù)模型實(shí)例例1：12s+15------------------------s^3+16s^2+64s+192輸入到MATLAB工作空間中。方式1>>num=[1215];>>den=[11664192];>>G=tf(num,den)方式2：>>s=tf(‘s’);%先定義Laplace算子%直接給出系統(tǒng)傳遞函數(shù)表達(dá)式>>G=(12*s+15)/(s^3+16*s^2+64*s+192)Transferfunction:12s+15-------------------------s^3+16s^2+64s+192分析：可以采用不同方法得到系
6、統(tǒng)傳遞函數(shù)。第一種方式需先求出分子分母多項(xiàng)式，再將其作為tf函數(shù)的參數(shù)使用。第二種方式需先定義Laplace算子，將傳遞函數(shù)直接賦值給對(duì)象G。例2：已知傳遞函數(shù)模型將其輸入到MATLAB工作空間中。方式1：>>num=conv(10,[2,1]);%計(jì)算分子多項(xiàng)式>>den=conv([100],[1713]);%計(jì)算分母多項(xiàng)式>>G=tf(num,den)%求系統(tǒng)傳遞函數(shù)Transferfunction:20s+10--------------------s^4+7s^3+13s^2方式2：>>s=tf(‘s’)%定義Laplace算子Transferfunction:s
7、>>G=10*(2*s+1)/s^2/(s^2+7*s+13)%直接給出系統(tǒng)傳遞函數(shù)表達(dá)式Transferfunction:20s+10--------------------s^4+7s^3+13s^2分析：當(dāng)傳遞函數(shù)不是以標(biāo)準(zhǔn)形式給出時(shí)，在應(yīng)用sys=tf(num,den)前，需將傳遞函數(shù)分子分母轉(zhuǎn)化成多項(xiàng)式。為此可以手工將多項(xiàng)式展開(kāi)或借助conv函數(shù)完成多項(xiàng)式相乘后，再使用tf函數(shù)。第2種方式對(duì)多項(xiàng)式形式不做要求。這樣在得到Laplace算子后，可以直接按照原格式輸入傳遞函數(shù)，從而得到系統(tǒng)函數(shù)的MATLAB表
