控制系统稳定性分析时域分析.pptx

文档介绍：控制系统仿真-基于MATLAB语言主讲教师:张磊中国海洋大学工程学院2020/4/12控制系统仿真MATLAB基础基于MATLAB的控制系统仿真MATLAB的数学运算MATLAB的程序设计MATLAB的图形图像MATLAB的基本命令交互式仿真工具simulink系统的时域分析频域分析根轨迹分析使用MATLAB建模控制系统的校正与综合系统的时域分析时域分析法:从传递函数出发直接在时间域上研究自动控制系统性能的方法。实质上是研究系统在某典型输入信号下系统随时间变化的曲线,从而分析系统性能。优点:系统分析的结果直接、全面。缺点:分析过程计算量大,对高阶系统较难实现。§4控制系统的时域分析计算机仿真技术的发展MATLAB/Simulink的应用本次课程的主要内容1、控制系统的稳定性分析2、控制系统的时域分析3、MATLAB在时域分析中的综合应用(LTIViewer)1)直接判别法2)绘制零极点图判断3)绘制时域响应曲线判断1)阶越响应分析2)绘制MATLAB图形分析3)二阶系统响应分析对于给定的控制系统,判断系统的稳定性通常是很首要条件,也是分析研究系统的主要入手点。(单位阶跃、单位脉冲等)判断§:被控系统在初始偏差作用下,其过度过程随时间的推移衰减并趋于0,?不稳定?判别方法(可以根据闭环极点在S或Z平面的位置来确定)利用MATLAB求出系统的闭环极点,1)连续系统:如果闭环极点都在S平面的左半平面则系统稳定,即要求所求得的闭环极点实部都小于零。2)离散系统:如果闭环极点都位于Z平面的单位圆内则系统是稳定的,即所求得的闭环极点(实部、虚部)的模小于1。§:已知离散系统的闭环传递函数如下,判断系统的稳定性。num=[]; %定义传递函数分子系数den=[-]; %定义传递函数分母系数[z,p]=tf2zp(num,den) %将tf形式转换为zpk形式i=find(abs(p)>1) %从p向量中查找绝对值大于1的数ii=find(abs(p)<1) %从p向量中查找绝对值小于1的数n=length(i) %计算变量i的长度赋值给nif(n>0) %如果n不为空disp(‘systemisunstable’); %显示系统不稳定else %如果n为空disp(‘systemisstable’); %显示系统稳定end§:z=-+--=-+-=[]ii=123n=0systemisstable例2:已知单位负反馈系统的开环传递函数如下,判断系统的稳定性。numo=[1]; %定义传递函数分子系数deno=[23154]; %定义传递函数分母系数[numc,denc]=cloop(numo,deno)%求闭环传递函数系数[z,p]=tf2zp(num,den) %将tf形式转换为zpk形式i=find(real(p)>0) %从p向量中查找实部大于0的数n=length(i) %计算变量i的长度赋值给nif(n>0) %如果n不为空disp(‘systemisunstable’); %显示系统不稳定else %如果n为空disp(‘systemisstable’); %显示系统稳定end§:numc=00001denc=23155z=-+--=-+-=23n=(num,den)绘制连续系统的零点、极点图[p,z]=pzmap(sys)输出连续系统的零点、极点zplane(num,den)绘制离散系统的零点、极点图[hz,hp,ht]=zplane(z,p)输出离散系统的零点、极点例3:已知系统的开环传递函数如下,绘制系统的单位负反馈零极点图并判断系统的稳定性。§=[1]denk=[23154][num,den]=cloop(numk,denk)%单位负反馈cloop(num,den,-1)%[num,den]=feedback(numk,denk,1,1,-1)pzmap(num,den)%注意输入为闭环函数的系数存在