离散系统Matlab仿真课件.ppt

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1、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,第五章 离散系统Matlab仿真5.1 离散系统的数学模型5,5.1 离散系统的数学模型,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。,一、数学模型的建立,2,5.1 离散

2、系统的数学模型sys=tf (num, d,num=0.01 0.03 -0.07;den=1 -2.7 2.42 -0.72;G=tf(num,den,-1),3,已知离散系统脉冲传递函数为试用MATLAB创建系统的数学模型,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。,rintsys (num, den, s)：连续系统传递函数；printsys (num, den, z)：离散系统传递函数。,另外，还可以用pri

3、ntsys ( )函数来输出控制系统的传递函数。其调用格式为：,4,sys=filt (num, den)：用来建立采样时间未指,num=0.01 0.03 -0.07;den=1 -2.7 2.42 -0.72;G=filt(num,den)printsys (num, den, z),5,已知离散系统脉冲传递函数为试用MATLAB创建系统的数学模型,二、数学模型的相互转换,这两种数学模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)，

4、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。 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。,6,二、数学模型的相互转换这两种数学模型之间是可以相互转换的，其,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,已知离散系统脉冲传递函数为试求其等效

5、的零极点增益模型。例：n,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。,8,三、连续系统和离散系统数学模型之间的转换sysd=c2d (,num=1;den=0.1 1 0;sysc=tf(num,den);sysd=c2d(sysc,1, imp),9,采样周期T=1s，求该开环系统的脉冲传递函数G(z)。例:系,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

6、零阶保持器。,10,sysd=c2d (sysc,Ts, zoh)：把连续定,num=1;den=1 1 0;sysc=tf(num,den);sysd=c2d(sysc,1, zoh),11,采样周期T=1s，求该系统的脉冲传递函数G(z)。例:系统结,四、多模块数学模型的建立,1、两模块串联,12,四、多模块数学模型的建立1、两模块串联采样周期T=1s，求该,G1=tf(1,1 1);G1d=c2d(G1,1, imp)G2=tf(1,1 2);G2d=c2d(G2,1, imp)Gd=G1d*G2d,13,G1=tf(1,1 1);13,G1=tf(1,1 1);G2=tf(1,1 2)

7、; G=G1*G2Gd=c2d(G,1, imp),14,采样周期T=1s，求该系统的脉冲传递函数G(z)。例:系统结,2、闭环离散系统,15,采样周期为T=1s，求闭环脉冲传递函数。例:闭环采样系统结构,G=tf(1,1 1 0);Gd=c2d(G,1, imp);phid=feedback(Gd,1),16,G=tf(1,1 1 0);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。,17,5.2 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,sysc=tf(10,1 1 0);sysd=c2d(s

8、ysc,1, zoh); closysd=feedback(sysd,1); closysd=zpk(closysd)pzmap(closysd)pole(closysd),18,sysc=tf(10,1 1 0);18,sysc=tf(1,1 1 0);sysd=c2d(sysc,1, zoh); pole(sysd)rlocus(sysd)k, poles=rlocfind (sysd),19,采样周期为T=1s，试分析闭环系统的稳定性。例:闭环采样系统,5.3 离散系统的动态性能分析,dstep (num,den,N )；绘制离散系统的单位阶跃响应曲线，num、den分别为系统闭环脉冲传

9、递函数分子和分母多项式系数向量，N为指定的输出点个数；y= dstep (num,den,N )：不绘制阶跃响应曲线，返回输出数值序列y。,一、离散系统单位阶跃响应,20,5.3 离散系统的动态性能分析dstep (num,den,sys=tf(1,1 1 0);sysd=c2d(sysc,1, zoh); closysd=feedback(sysd,1);num,den=tfdata(closysd) dstep (num,den,25 ),21,采样周期为T=1s，试求其单位阶跃响应。例:闭环采样系统结构,dimpulse (num,den,N )；绘制离散系统的单位脉冲响应曲线，num、

10、den分别为系统闭环脉冲传递函数分子和分母多项式系数向量，N为指定的输出点个数；y= dimpulse(num,den,N )：不绘制脉冲响应曲线，返回输出数值序列y。,二、离散系统单位脉冲响应,22,dimpulse (num,den,N )；绘制离散系统的单,hold ondimpulse (num,den,25 ) hold offy,x= dimpulse(num,den,25 );,23,采样周期为T=1s，试求其单位脉冲响应。例:闭环采样系统结构,dlsim(num,den,U )；绘制离散系统在任意数值序列U作用下的响应曲线，num、den分别为系统闭环脉冲传递函数分子和分母多项

11、式系数向量；y=dlsim (num,den,U )：不绘制响应曲线，返回输出数值序列y。,三、离散系统任意输入下的时间响应,24,dlsim(num,den,U )；绘制离散系统在任意数值序,sysc=tf(1,1 1 0);sysd=c2d(sysc,1, zoh); closysd=feedback(sysd,1);num,den=tfdata(closysd);,25,采样周期为T=1s，试求其单位斜坡响应和单位加速度响应。例:,Ts=1;dtime=(0:Ts:50) ;R1=dtime;R2=0.5*dtime.*dtime;subplot(2,1,1);dlsim(num,den,R1)subplot(2,1,2); dlsim(num,den,R2),26,Ts=1;26,sysc=tf(1,1 1 0);sysd=c2d(sysc,1, zoh); closysd=feedback(sysd,1);num,den=tfdata(closysd);,27,采样周期为T=1s，若输入为,Ts=1;dtime=(0:Ts:50) ;U=2*ones(size(dtime);ii=find(dtime=10);U(ii)=0.5;dlsim(num,den,U),28,Ts=1;采样周期为T=1s，若输入为,