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Matlab控制工具箱

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Matlab控制工具箱的应用

——基于Matlab R2010a(7.10.0)

1. 线性时不变系统浏览器LTI Viewer

在Matlab的command Window中,建立LTI对象,之后使用LTI Viewer可以绘制LTI对象的单位阶跃响应曲线(Step)、单位脉冲响应曲线(Impulse)、波特图(Bode)、零输入响应(Initial Condition)、波特图幅值图(Bode Magnitude)、奈奎斯特图(Nyquist)、尼科尔斯图(Nichols)、奇异值分析(Singular Value)以及零极点图(Pole/Zero)等。

注意:必须是线性时不变系统,对非线性系统需进行线性近似;

LTI对象有三种:tf对象(传递函数模型)、zpk对象(零极点模型)、ss对象(状态

空间模型),命令如下:

传递函数模型 零极点模型 状态空间模型 连续系统 Sys=tf(num,den) Sys=zpk(z,p,k) Sys=ss(A,B,C,D) 离散系统 Sys=tf(num,den,TS) Sys=zpk(z,p,k,TS) Sys=ss(A,B,C,D,TS) 1) 在Matlab的command Window中输入“ltiview”,弹出LTI Viewer界面如下:

2) 在Matlab的command Window中输入LTI对象模型; 3) 在LTI对话框中,将在workspace中的LTI对象模型导入:

4) 之后进行分析,点击鼠标右键,可选择生成的各种曲线:

每种曲线,可快速获得系统响应信息:

5) 设置:

通过FileToolbox Preferences或EditViewer Preferences可进行LTI Viewer图形窗口的设置;

在系统响应曲线绘制窗口中单击鼠标右键,选择弹出菜单中的Propertise可针对某一曲线进行设置;

通过EidtPlot Configurations可改变曲线绘制布局;

6) 非线性系统的线性近似:

利用Simulink系统模型窗口中的菜单命令ToolsControl DesignLinear Analysis,可对非线性系统进行线性分析。在利用Simulink对系统进行线性分析时,会同时调出LTI Viewer。

2. 单变量系统设计工具SISO Tool

在SISO设计器中,用户可以同时使用根轨迹图与波特图,通过修改线性系统相关环节的零点、极点及增益等进行SISO线性系统设计。

举例:

1) 在command window中,输入G=tf(5.195,[0.001275,0。075,1]); 2) 在sisotool工具中选择G,如下:

3) 类似的方式可以选择H;对F、C函数同样如此,不过F、C函数有另外的操

作方式,如下:

4) 点击如下命令,即可得到相应曲线:

5) 采用Analysis Plots做进一步的分析;这一步并非必须的,不过要进行更深入

的分析时很方便.

6) 如果控制环参数已初步确定,需在Simulink中进行仿真分析,进一步对控制

环参数进行验证,以保证系统设计的正确性。

Simulink模型可以通过SISO Tool直接生成,见下图:

7) SISO Tool其他命令

Control Architecture:这是选择SISO模型的;

Loop Configuration:对于多环反馈系统(其实SISO Tool里给的六个模型,也就只有单环和双环而已),可以设置将外环反馈开环运行;对于单环的系统无作用。

System Data:设置函数模型;

Sample Time Conversion:设置采样时间,通常不需要特别设置;

Compensator edit:补偿装置参数调整; graphical tuning:图形调整,显示哪些图形;

——可以通过Select New Open/Closed Loop to Tune,得到对各种干扰信号的抑制能力的图形.

Automated Tuning:自动设计补偿装置

在生成的图形中,可以在根轨迹曲线中直接调整开环增益,相应的曲线会发生变化;还有其他方便的功能,不一一列举。

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