計(jì)算機(jī)仿真第四章控制系統(tǒng)的分析方法-資料下載頁(yè)
2025-05-10 14:33本頁(yè)面
【正文】 軌跡確定閉環(huán)極點(diǎn)容許的范圍。 （ 3）動(dòng)態(tài)性能 當(dāng) 0K，所有閉環(huán)極點(diǎn)位于實(shí)軸上，系統(tǒng)為過(guò)阻尼系統(tǒng)，單位階躍響應(yīng)為非周期過(guò)程；當(dāng) K=，閉環(huán)兩個(gè)極點(diǎn)重合，系統(tǒng)為臨界阻尼系統(tǒng)，單位階躍響應(yīng)仍為非周期過(guò)程，但速度更快；當(dāng)K，閉環(huán)極點(diǎn)為復(fù)數(shù)極點(diǎn)，系統(tǒng)為欠阻尼系統(tǒng)，單位階躍響應(yīng)為阻尼振蕩過(guò)程，且超調(diào)量與 K成正比。 二、根軌跡分析函數(shù) 通常來(lái)說(shuō)，繪制系統(tǒng)的根軌跡是很繁瑣的事情，因此在教科書(shū)中介紹的是一種按照一定規(guī)則進(jìn)行繪制的概略根軌跡。在 MATLAB中，專(zhuān)門(mén)提供了繪制根軌跡的有關(guān)函數(shù)。 pzmap：繪制線性系統(tǒng)的零極點(diǎn)圖 rlocus：求系統(tǒng)根軌跡。 rlocfind：計(jì)算給定一組根的根軌跡增益。 sgrid：在連續(xù)系統(tǒng)根軌跡圖和零極點(diǎn)圖中繪制出阻尼系數(shù)和自然頻率柵格。 零極點(diǎn)圖繪制 MATLAB提供了函數(shù) pzmap()來(lái)繪制系統(tǒng)的零極點(diǎn)圖，其用法如下： ?[p,z]=pzmap(a,b,c,d)：返回狀態(tài)空間描述系統(tǒng)的極點(diǎn)矢量和零點(diǎn)矢量，而不在屏幕上繪制出零極點(diǎn)圖。 ?[p,z]=pzmap(num,den)：返回傳遞函數(shù)描述系統(tǒng)的極點(diǎn)矢量和零點(diǎn)矢量，而不在屏幕上繪制出零極點(diǎn)圖。 ?pzmap(a,b,c,d)或 pzmap(num,den)：不帶輸出參數(shù)項(xiàng)，則直接在 s復(fù)平面上繪制出系統(tǒng)對(duì)應(yīng)的零極點(diǎn)位置，極點(diǎn)用 表示，零點(diǎn)用 o表示。 ?pzmap(p,z)：根據(jù)系統(tǒng)已知的零極點(diǎn)列向量或行向量直接在 s復(fù)平面上繪制出對(duì)應(yīng)的零極點(diǎn)位置，極點(diǎn)用 表示，零點(diǎn)用 o表示。 根軌跡圖繪制 MATLAB提供了函數(shù) rlocus()來(lái)繪制系統(tǒng)的根軌跡圖，其用法如下： ?rlocus(a,b,c,d)或者 rlocus(num,den)：根據(jù) SISO開(kāi)環(huán)系統(tǒng)的狀態(tài)空間描述模型和傳遞函數(shù)模型，直接在屏幕上繪制出系統(tǒng)的根軌跡圖。開(kāi)環(huán)增益的值從零到無(wú)窮大變化。 ?rlocus(a,b,c,d,k)或 rlocus(num,den,k)： 通過(guò)指定開(kāi)環(huán)增益 k的變化范圍來(lái)繪制系統(tǒng)的根軌跡圖。 ?r=rlocus(num,den,k) 或者 [r,k]=rlocus(num,den) ：不在屏幕上直接繪出系統(tǒng)的根軌跡圖，而根據(jù)開(kāi)環(huán)增益變化矢量 k ，返回閉環(huán)系統(tǒng)特征方程 1＋ k*num(s)/den(s)=0的根 r，它有 length(k)行， length(den)1列，每行對(duì)應(yīng)某個(gè) k值時(shí)的所有閉環(huán)極點(diǎn)?；蛘咄瑫r(shí)返回 k與 r。 ?若給出傳遞函數(shù)描述系統(tǒng)的分子項(xiàng) num為負(fù)，則利用 rlocus函數(shù)繪制的是系統(tǒng)的零度根軌跡。（正反饋系統(tǒng)或非最小相位系統(tǒng)） rlocfind()函數(shù) MATLAB提供了函數(shù) rlocfind()來(lái)找出給定的一組根（閉環(huán)極點(diǎn)）對(duì)應(yīng)的根軌跡增益。其用法如下： ?[k,p]=rlocfind(a,b,c,d)或者 [k,p]=rlocfind(num,den) 它要求在屏幕上先已經(jīng)繪制好有關(guān)的根軌跡圖。然后，此命令將產(chǎn)生一個(gè)光標(biāo)以用來(lái)選擇希望的閉環(huán)極點(diǎn)。命令執(zhí)行結(jié)果： k為對(duì)應(yīng)選擇點(diǎn)處根軌跡開(kāi)環(huán)增益； p為此點(diǎn)處的系統(tǒng)閉環(huán)特征根。 ?不帶輸出參數(shù)項(xiàng) [k,p]時(shí)，同樣可以執(zhí)行，只是此時(shí)只將 k的值返回到缺省變量 ans中。 sgrid()函數(shù) ?sgrid：在現(xiàn)存的屏幕根軌跡或零極點(diǎn)圖上繪制出自然振蕩頻率 wn、阻尼比矢量 z對(duì)應(yīng)的格線。 ?sgrid(‘new’)：是先清屏，再畫(huà)格線。 ?sgrid(z,wn)：則繪制由用戶指定的阻尼比矢量 z、自然振蕩頻率 wn的格線。 三、根軌跡分析應(yīng)用實(shí)例 例 exp 4_ 21 .m 已知某單位反饋系統(tǒng)的開(kāi)環(huán)傳遞函數(shù)為：))(()(???sssksG 要求：繪制系統(tǒng)的閉環(huán)根軌跡，并確定使系統(tǒng)產(chǎn)生重實(shí)根和純虛根的開(kāi)環(huán)增益 k 。 例 e xp 4_ 22 . m 某開(kāi)環(huán)系統(tǒng)傳遞函數(shù)如下所示：要求繪制系統(tǒng)的閉環(huán)根軌跡，分析其穩(wěn)定性，并繪制出當(dāng) k= 55 和 k= 56 時(shí)系統(tǒng)的閉環(huán)沖激響應(yīng)。 22)34()2()(????sssksGo 例 例 ? 控制系統(tǒng)的分析是進(jìn)行控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)，同時(shí)也是工程實(shí)際當(dāng)中解決問(wèn)題的主要方法，因而對(duì)控制系統(tǒng)的分析在控制系統(tǒng)仿真中具有舉足輕重的作用。 ? 通過(guò)求取系統(tǒng)的零極點(diǎn)增益模型直接獲得系統(tǒng)的零極點(diǎn)，從而可以直接對(duì)控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性及是否為最小相位系統(tǒng)作出判斷。 ? 控制系統(tǒng)的經(jīng)典分析方法（時(shí)域、頻域分析）是目前控制系統(tǒng)界進(jìn)行科學(xué)研究的主要方法，是進(jìn)行控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)，要求熟練掌握單位階躍響應(yīng)、波特圖等常用命令的使用。 ? 根軌跡分析是求解閉環(huán)特征方程根的簡(jiǎn)單的圖解方法，要求熟練掌握根軌跡的繪制。 本章小結(jié)
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