数学模型的MATLAB描述.ppt
《数学模型的MATLAB描述.ppt》由会员分享,可在线阅读,更多相关《数学模型的MATLAB描述.ppt(45页珍藏版)》请在三一办公上搜索。
1、MATLAB语言与控制系统仿真,机电工程学院School of Michanical&Electronical Engineering,蔡晓明,电话:邮箱:cxm,第二章 数学模型的MATLAB描述,Kunming University of Science&Technology,C.1 信号分析基础-2/24,第二章 数学模型的MATLAB描述,控制系统的数学模型在控制系统的研究中有着相当重要的地位,要对系统进行仿真处理,首先应当知道系统的数学模型,然后才可以对系统进行模拟。同样,如果知道了系统的模型,才可以在此基础上设计一个合适的控制器,使得系统响应达到预期的效果,从而符合工程实际的需要。
2、,自动控制系统的分类:线性系统和非线性系统连续系统和离散系统定常系统和时变系统,Kunming University of Science&Technology,C.1 信号分析基础-3/24,一、数学模型的建立,MATLAB的控制系统工具箱(Control System Toolbox)提供了丰富的建立和转换线性定常系统数学模型的方法。,传递函数(Transfer Function:TF)模型,对线性定常系统,式中s的系数均为常数,且a1不等于零,这时系统在MATLAB中可以方便地由分子和分母系数构成的两个向量唯一地确定出来,这两个向量分别用num和den表示。num=b1,b2,bm,bm
3、+1den=a1,a2,an,an+1注意:它们都是按s的降幂进行排列的。,Kunming University of Science&Technology,C.1 信号分析基础-4/24,一、数学模型的建立传递函数模型,tf()函数建立/转换传递函数模型格式:sys=tf(num,den)sys=tf(num,den,Property1,Value1,PropertyN,ValueN)sys=tf(num,den,Ts)sys=tf(num,den,Ts,Property1,Value1,PropertyN,ValueN)sys=tf(s)sys=tf(z,Ts)tfsys=tf(sys),
4、Kunming University of Science&Technology,C.1 信号分析基础-5/24,例2.1 建立传递函数模型,例2.1 已知控制系统的传递函数 用MATLAB建立数学模型,(1)生成连续传递函数模型,Kunming University of Science&Technology,C.1 信号分析基础-6/24,例2.1 建立传递函数模型,(2)直接生成传递函数,(3)建立传递函数模型并指定输出变量名称和输入变量名称,Kunming University of Science&Technology,C.1 信号分析基础-7/24,例2.1 建立传递函数模型,(4
5、)生成离散传递函数模型(指定采样周期为0.1S),Kunming University of Science&Technology,C.1 信号分析基础-8/24,例2.1 建立传递函数模型,(5)生成离散传递函数模型(未指定采样周期),Kunming University of Science&Technology,C.1 信号分析基础-9/24,例2.2 建立输入多输出系统传递函数模型,例2.2设多输入多输出系统的传递函数矩阵为应用MATLAB建立其数学模型,(1)分别建立各自的传递函数,Kunming University of Science&Technology,C.1 信号分析基础
6、-10/24,例2.2 建立输入多输出系统传递函数模型,(2)利用元胞数组建立传递函数,Kunming University of Science&Technology,C.1 信号分析基础-11/24,一、数学模型的建立(零极点增益模型),2、零极点增益(Zero-Pole-Gain:ZPK)模型,零点向量Z=z1,z2,z3,zm极点向量p=p1,p2,p3,pn系统增益K,Kunming University of Science&Technology,C.1 信号分析基础-12/24,一、数学模型的建立(零极点增益模型),zpk()函数建立/转换零极点增益模型格式:sys=zpk(z,
7、p,k)sys=zpk(z,p,k,Property1,Value1,PropertyN,ValueN)sys=zpk(z,p,k,Ts)sys=zpk(z,p,k,Ts,Property1,Value1,PropertyN,ValueN)sys=zpk(s)sys=zpk(z,Ts)zsys=zpk(sys),Kunming University of Science&Technology,C.1 信号分析基础-13/24,例2-3建立零极点增益模型,例2-3:已知控制系统的传递函数用MATLAB建立零极点增益模型,第一步:求出系统的零点、极点和增益,第二步:求零极点增益模型,Kunming
8、 University of Science&Technology,C.1 信号分析基础-14/24,例2-3建立零极点增益模型,Kunming University of Science&Technology,C.1 信号分析基础-15/24,例2-3建立零极点增益模型,Kunming University of Science&Technology,C.1 信号分析基础-16/24,一、数学模型的建立(频率响应数据模型),3、频率响应数据(Frequency Response Data:FRD)模型 设线性定常系统的频率特性为在幅值为1,频率为的正弦信号的作用下,其稳态输出为。频率响应数据
9、模型就是以的形式,存储通过仿真或实验方法获得的频率响应数据值的。,Kunming University of Science&Technology,C.1 信号分析基础-17/24,一、数学模型的建立(频率响应数据模型),frd()函数建立控制系统的频率响应数据模型格式:sys=frd(response,frequency)Response为存储频率响应数据的多维元胞Frequency为频率向量,缺省单位为弧度/秒(rad/s)sys=frd(response,frequency,Property1,Value1,PropertyN,ValueN)sys=frd(response,freque
10、ncy,Ts)sysfrd=frd(sys,frequency,Units,units)将其它数学模型sys转换为频率响应数据模型,并指定frequency的单位frequency的单位Units为units注:频率响应数据模型不能转换为其它数学模型,Kunming University of Science&Technology,C.1 信号分析基础-18/24,一、数学模型的建立(频率响应数据模型),例2.4设线性定常系统的传递函数矩阵为计算当频率在0.1100rad/s之间取值时的频率响应数据模型,Kunming University of Science&Technology,C.1
11、信号分析基础-19/24,例2.4频率响应数据模型,思考:若传递函数矩阵为,Kunming University of Science&Technology,C.1 信号分析基础-20/24,一、数学模型的建立(状态空间模型),4、状态空间(State-Space:SS)模型,状态方程与输出方程的组合称为状态空间表达式,又称为动态方程,经典控制理论用传递函数将输入输出关系表达出来,而现代控制理论则用状态方程和输出方程来表达输入输出关系,揭示了系统内部状态对系统性能的影响。,在MATLAB中,系统状态空间用(A,B,C,D)矩阵组表示。,状态方程,输出方程,Kunming University
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 数学模型 MATLAB 描述
链接地址:https://www.31ppt.com/p-6295882.html