北理工自動(dòng)控制實(shí)驗(yàn)報(bào)告-展示頁
2024-08-18 01:09本頁面
【正文】 ,k]矢量組表示系統(tǒng)，其中z，p，k 分別表示系統(tǒng)的零極點(diǎn)及其增益，即： z=[ z1,z2…zm]。v39。這里主要介紹系統(tǒng)傳遞函數(shù)（TF）模型、零極點(diǎn)增益（ZPK）模型和狀態(tài)空間（SS）模型的MATLAB 描述方法。 3. 學(xué)習(xí)和掌握系統(tǒng)模型連接的等效變換。 本科實(shí)驗(yàn)報(bào)告實(shí)驗(yàn)名稱： 控制理論基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn) 課程名稱：實(shí)驗(yàn)時(shí)間：任課教師：實(shí)驗(yàn)地點(diǎn)：實(shí)驗(yàn)教師：實(shí)驗(yàn)類型：□ 原理驗(yàn)證■ 綜合設(shè)計(jì)□ 自主創(chuàng)新學(xué)生姓名：學(xué)號(hào)/班級(jí)：組 號(hào)：學(xué) 院：同組搭檔：專 業(yè)：成 績(jī)：實(shí)驗(yàn)1 控制系統(tǒng)的模型建立 一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康? 1. 掌握利用MATLAB 建立控制系統(tǒng)模型的方法。 2. 掌握系統(tǒng)的各種模型表述及相互之間的轉(zhuǎn)換關(guān)系。二、實(shí)驗(yàn)原理 1. 系統(tǒng)模型的 MATLAB描述 系統(tǒng)的模型描述了系統(tǒng)的輸入、輸出變量以及內(nèi)部各變量之間的關(guān)系，表征一個(gè)系統(tǒng)的模型有很多種，如微分方程、傳遞函數(shù)模型、狀態(tài)空間模型等。 1）傳遞函數(shù)（TF）模型 傳遞函數(shù)是描述線性定常系統(tǒng)輸入輸出關(guān)系的一種最常用的數(shù)學(xué)模型，其表達(dá)式一般為Gs=bmsm+bm1sm1+…+b1s1+b0ansn+an1sn1+…+a1s1+a0在MATLAB 中，直接使用分子分母多項(xiàng)式的行向量表示系統(tǒng)，即 num = [bm, bm1, … b1, b]den = [an, an1, … a1, a0] 調(diào)用tf 函數(shù)可以建立傳遞函數(shù)TF 對(duì)象模型，調(diào)用格式如下： Gtf = tf(num,den) Tfdata 函數(shù)可以從TF 對(duì)象模型中提取分子分母多項(xiàng)式，調(diào)用格式如下： [num,den] = tfdata(Gtf) 返回cell 類型的分子分母多項(xiàng)式系數(shù) [num,den] = tfdata(Gtf,39。) 返回向量形式的分子分母多項(xiàng)式系數(shù)2）零極點(diǎn)增益（ZPK）模型傳遞函數(shù)因式分解后可以寫成Gs=ksz1sz2…(szm)sp1sp2…(spn)式中， z1,z2…zm 稱為傳遞函數(shù)的零點(diǎn)，p1,p2…pn ? 稱為傳遞函的極點(diǎn)，k 為傳遞系數(shù)（系統(tǒng)增益）。 p=[p1,p2…pn]。 調(diào)用zpk 函數(shù)可以創(chuàng)建ZPK 對(duì)象模型，調(diào)用格式如下：G= zpk(z,p,k) 同樣，MATLAB 提供了zpkdata 命令用來提取系統(tǒng)的零極點(diǎn)及其增益，調(diào)用格式如下： [z,p,k] = zpkdata(Gzpk) 返回cell 類型的零極點(diǎn)及增益 [z,p,k] = zpkdata (Gzpk,’v’) 返回向量形式的零極點(diǎn)及增益 函數(shù)pzmap 可用于求取系統(tǒng)的零極點(diǎn)或繪制系統(tǒng)得零極點(diǎn)圖，調(diào)用格式如下： pzmap(G) 在復(fù)平面內(nèi)繪出系統(tǒng)模型的零極點(diǎn)圖。3）狀態(tài)空間（SS）模型由狀態(tài)變量描述的系統(tǒng)模型稱為狀態(tài)空間模型，由狀態(tài)方程和輸出方程組成：x=Ax+buy=Ax+Du其中：x 為n 維狀態(tài)向量；u 為r 維輸入向量； y 為m 維輸出向量； A 為nn 方陣，稱為系統(tǒng)矩陣； B 為nr 矩陣，稱為輸入矩陣或控制矩陣；C 為mn 矩陣，稱為輸出矩陣； D為mr 矩陣，稱為直接傳輸矩陣。它返回系統(tǒng)模型的A、B、C、D 矩陣。圖12 分別為串聯(lián)連接、并聯(lián)連接和反饋連接的結(jié)構(gòu)框圖和等效總傳遞函數(shù)。反饋系統(tǒng)傳遞函數(shù)求解可以通過命令feedback 實(shí)現(xiàn)，調(diào)用格式如下： T = feedback(G,H) T = feedback(G,H,sign) 其中，G 為前向傳遞函數(shù)，H 為反饋傳遞函數(shù)；當(dāng)sign = +1 時(shí)，GH 為正反饋系統(tǒng)傳遞函數(shù)；當(dāng)sign = 1 時(shí)，GH 為負(fù)反饋系統(tǒng)傳遞函數(shù)；默認(rèn)值是負(fù)反饋系統(tǒng)。Gs=2s2+18s+40s3+5s2+8s+6試用MATLAB建立系統(tǒng)的傳遞函數(shù)模型、零極點(diǎn)增益模型及系統(tǒng)的狀態(tài)空間方程模型，并繪制系統(tǒng)零極點(diǎn)圖。den=[1 5 8
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