matlab控制系统的分析方法.ppt

控制系统的分析方法;早期的控制系统分析过程复杂而耗时，如想得到一个系统的冲激响应曲线，首先需要编写一个求解微分方程的子程序，然后将已经获得的系统模型输入计算机，通过计算机的运算获得冲激响应的响应数据，然后再编写一个绘图程序，将数据绘制成可供工程分析的响应曲线。;MATLAB控制系统工具箱和SIMULINK辅助环境的出现，给控制系统分析带来了福音。

控制系统的分析包括系统的稳定性分析、时域分析、频域分析及根轨迹分析。;第一节控制系统的稳定性分析;二、系统稳定及最小相位系统的判别方法

;;ii=find(条件式)

用来求取满足条件的向量的下标向量，以列向量表示。

例如exp4_1.m中的条件式为real(p>0)，其含义就是找出极点向量p中满足实部的值大于0的所有元素下标，并将结果返回到ii向量中去。这样如果找到了实部大于0的极点，那么会将该极点的序号返回到ii下。如果最终的结果里ii的元素个数大于0，那么认为找到了不稳定极点，因而给出系统不稳定的提示，假设产生的ii向量的元素个数为0，那么认为没有找到不稳定的极点，因而得出系统稳定的结论。

pzmap(p,z)

根据系统的零极点p和z绘制出系统的零极点图;

;1、step()函数的用法exp4_3_.m;;2、impulse()函数的用法;;仿真时间t的选择：;二、常用时域分析函数;covar：连续系统对白噪声的方差响应

initial：连续系统的零输入响应

lsim：连续系统对任意输入的响应

对于离散系统只需在连续系统对应函数前加d就可以，如dstep，dimpulse等。

它们的调用格式与step、impulse类似，可以通过help命令来观察自学。;;;第三节控制系统的频域分析;频域分析法是应用频率特性研究控制系统的一种典型方法。采用这种方法可直观地表达出系统的频率特性，分析方法比较简单，物理概念比较明确，对于诸如防止结构谐振、抑制噪声、改善系统稳定性和暂态性能等问题，都可以从系统的频率特性上明确地看出其物理实质和解决途经。通常将频率特性用曲线的形式进行表示，包括对数频率特性曲线和幅相频率特性曲线简称幅相曲线，MATLAB提供了绘制这两种曲线的函数。

求取系统对数频率特性图〔波特图〕：bode()

求取??统奈奎斯特图〔幅相曲线图或极坐标图〕：nyquist();1、对数频率特性图〔波特图〕exp4_10_.m

;MATLAB提供了函数bode()来绘制系统的波特图，其用法如下：;;2、奈奎斯特图〔幅相频率特性图〕exp4_11.mexp4_11_.m

;MATLAB提供了函数nyquist()来绘制系统的极坐标图，其用法如下：;;;;幅值裕度是在相角为-180度处使开环增益为1的增益量，如在-180度相频处的开环增益为g，那么幅值裕度为1/g；假设用分贝值表示幅值裕度，那么等于：-20*log10(g)。类似地，相角裕度是当开环增益为1.0时，相应的相角与180度角的和。;margin(mag,phase,w)：由bode指令得到的幅值mag〔不是以dB为单位〕、相角phase及角频率w矢量绘制出带有裕量及相应频率显示的bode图。

margin(num,den)：可计算出连续系统传递函数表示的幅值裕度和相角裕度并绘制相应波特图。类似，margin(a,b,c,d)可以计算出连续状态空间系统表示的幅值裕度和相角裕度并绘制相应波特图。

[gm,pm,wcg,wcp]=margin(mag,phase,w)：由幅值mag〔不是以dB为单位〕、相角phase及角频率w矢量计算出系统幅值裕度和相角裕度及相应的相角交界频率wcg、截止频率wcp，而不直接绘出Bode图曲线。;freqs()函数exp4_13.m;三、频域分析应用实例

;;Pade函数可以近似表示延时环节e^(-st)，它的调用格式为：

(num,den)=pade(t,n)，产生最正确逼近时延t秒的n阶传递函数形式。(a,b,c,d)=pade(t,n)，那么产生的是n阶SISO的状态空间模型。;;〔1〕稳定性;〔2〕稳态性能;〔3〕动态性能;;1、零极点图绘制exp4_19.m;2、根轨迹图绘制exp4_20.m;2、根轨迹图绘制;3、rlocfind()函数;4、sgrid()函数;;本章小结;控制系统的经典分析方法〔时域、频域分析〕是目前控制系统界进行科学研究的主要方法，是进行控制系统设计的根底，要求熟练掌握单位阶跃响应、波特图等常用命令的使用。

根轨迹分析是求解闭环特征方程根的简单的图解方法，要求熟练掌握根轨迹的绘制。