控制系統(tǒng)仿真ppt

1、控制工程基礎(chǔ)控制工程基礎(chǔ)緒論緒論 控制工程基礎(chǔ)控制工程基礎(chǔ)緒論緒論 控制工程基礎(chǔ)控制工程基礎(chǔ)緒論緒論 控制工程基礎(chǔ)控制工程基礎(chǔ)緒論緒論 控制工程基礎(chǔ)控制工程基礎(chǔ)緒論緒論 控制工程基礎(chǔ)控制工程基礎(chǔ)緒論緒論 控制工程基礎(chǔ)控制工程基礎(chǔ)緒論緒論 控制工程基礎(chǔ)控制工程基礎(chǔ)緒論緒論 線性線性非線性非線性離散離散連續(xù)連續(xù)微觀微觀宏觀宏觀靜態(tài)靜態(tài)隨機(jī)性隨機(jī)性確定性確定性時(shí)變時(shí)變時(shí)不變時(shí)不變動(dòng)態(tài)動(dòng)態(tài)控制工程基礎(chǔ)控制工程基礎(chǔ)緒論緒論 控制工程基礎(chǔ)控制工程基礎(chǔ)緒論緒論 控制工程基礎(chǔ)控制工程基礎(chǔ)緒論緒論 控制工程基礎(chǔ)控制工程基礎(chǔ)緒論緒論 由質(zhì)量為由質(zhì)量為m的木塊、彈性系數(shù)為的木塊、彈性系數(shù)為K的彈的彈簧和阻尼系數(shù)為簧

2、和阻尼系數(shù)為B的系統(tǒng)，試找出木塊的系統(tǒng)，試找出木塊的位移的位移x(t)與外力與外力f(t)之間的關(guān)系。之間的關(guān)系。22( )( )( )( )d x tdx tmBKx tf tdtdt( ) ( )ddx tftBdt22( )( )( )( ) sdd x tf tf tftmdt( )( )sf tKx t控制工程基礎(chǔ)控制工程基礎(chǔ)緒論緒論 如圖，直流他勵(lì)電動(dòng)機(jī)；如圖，直流他勵(lì)電動(dòng)機(jī)；u ua a是外加的輸入變量電樞電是外加的輸入變量電樞電壓（伏），壓（伏）， m m表示電動(dòng)機(jī)的角轉(zhuǎn)速（弧度表示電動(dòng)機(jī)的角轉(zhuǎn)速（弧度/ /秒），秒），為為輸出量。討論他們輸出量。討論他們之間的關(guān)系。之間的關(guān)系

3、?？刂乒こ袒A(chǔ)控制工程基礎(chǔ)緒論緒論 ( )mm ammMC itCM式中，電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩系數(shù)電樞電流產(chǎn)生的電磁轉(zhuǎn)矩電磁轉(zhuǎn)矩方程：電磁轉(zhuǎn)矩方程：電動(dòng)機(jī)軸上的轉(zhuǎn)矩平衡方程：電動(dòng)機(jī)軸上的轉(zhuǎn)矩平衡方程：( )( )( )( )mmmmmccdtJftdtMtMtM (t)折合到電動(dòng)機(jī)軸上 的總負(fù)載轉(zhuǎn)矩消去中間變量：消去中間變量：)()()()()()()()(22tMRdttdMLtuCtCCfRdttdJRfLdttdJLcacaammemmammamamma( )( )( )( ),aaaa aaaemdi tutLR i tEdtECt電樞反電勢(shì)電樞回路電壓平衡方程：電樞回路電壓平衡方程：控制工程基

4、礎(chǔ)控制工程基礎(chǔ)緒論緒論 222222( )( )( )( )( )( )( )( )( )( )()()( )( ) ( )( )cccrmmamamamammemcmaaacd u tdu tLCRCu tu tdtdtd x tdx tmBKx tf tdtdtdtdtL JL fR JR fC CtdtdtdM tC u tLR M tdt模型一：模型二：模型三：2122( )( )( )( )d y tdy tTTy tu tdtdt控制工程基礎(chǔ)控制工程基礎(chǔ)緒論緒論 控制工程基礎(chǔ)控制工程基礎(chǔ)緒論緒論 ( )(1)()10( )( )( )( )( )nnmnmyta yta y tb

5、utb u t控制工程基礎(chǔ)控制工程基礎(chǔ)緒論緒論 01111( )( )( )( )( )mmmnnnnb sbsbY sB sG sU sA ssa sasannnnasasassA111)(01( )mmmB sb sbsb121222112211()()()( )()()()()(2) ()(2)mgnphgilnlnlilqrjknknkjkszszszG sKspspspKszssspss 22112211(1)(21)( )(1)(21)idididiiiinininiiisssG ssT sT sT s 控制工程基礎(chǔ)控制工程基礎(chǔ)緒論緒論 0)()(dtguty ）)(t)(tg)(

6、)(sGtgL)()()(tButAxtx)()()(tDutCxtyDBAsICsG1)()()0( )(0)( )( )( )( )tAtA tx te xeBudy tCx tDu t控制工程基礎(chǔ)控制工程基礎(chǔ)緒論緒論 )()2() 1()() 1()(211mkubkubkubnkyakyakymn1110011( )()( )()1,() ( )() ( )mjjjnjjjb qy kB qu kA qa qanmA qy kB qu k1q) 1()(1kykyq控制工程基礎(chǔ)控制工程基礎(chǔ)緒論緒論 )()()()()(11zAzBzUzYzGnnzazazA1111)(nm,)(111

7、mmzbzbzB1z1q控制工程基礎(chǔ)控制工程基礎(chǔ)緒論緒論 )(k)(kg0, 00, 1)(kkkkiikgiuky0)()()()()(zGkgZ控制工程基礎(chǔ)控制工程基礎(chǔ)緒論緒論 kkkGuFxx1kkHxy GFzIHzG1)()(111010aaaFnnnnnnbbbbaaaaaggggG3211112132111001H控制工程基礎(chǔ)控制工程基礎(chǔ)緒論緒論 控制工程基礎(chǔ)控制工程基礎(chǔ)緒論緒論 控制工程基礎(chǔ)控制工程基礎(chǔ)緒論緒論 控制工程基礎(chǔ)控制工程基礎(chǔ)緒論緒論 控制工程基礎(chǔ)控制工程基礎(chǔ)緒論緒論 控制工程基礎(chǔ)控制工程基礎(chǔ)緒論緒論 3243212241220( )24622sssG sssss10

8、111.( ).mmmnnnb sbsbG ssa sa控制工程基礎(chǔ)控制工程基礎(chǔ)緒論緒論 1212()().()( )()().()mnszszszG sKspspsp(1.5)(2.5)( )6(2)(10.5 )(1 0.5 )ssG sssi si 控制工程基礎(chǔ)控制工程基礎(chǔ)緒論緒論 )()()(tButAxtx)()()(tDutCxty222( )2nnnG sss控制工程基礎(chǔ)控制工程基礎(chǔ)緒論緒論 控制工程基礎(chǔ)控制工程基礎(chǔ)緒論緒論 屬屬 性性 名名 功功 能能 屬性值類(lèi)型屬性值類(lèi)型InputName輸入變量名輸入變量名字符串單元向量字符串單元向量Notes模型描述模型描述文本文本Out

9、putName輸出變量名輸出變量名字符串單元向量字符串單元向量Ts采樣周期采樣周期數(shù)值標(biāo)量數(shù)值標(biāo)量Td輸入延時(shí)輸入延時(shí)數(shù)值向量數(shù)值向量Userdata附加數(shù)據(jù)附加數(shù)據(jù)任意數(shù)據(jù)類(lèi)型任意數(shù)據(jù)類(lèi)型控制工程基礎(chǔ)控制工程基礎(chǔ)緒論緒論 屬屬 性性 名名 功功 能能 屬性值類(lèi)型屬性值類(lèi)型denden傳遞函數(shù)分母系數(shù)傳遞函數(shù)分母系數(shù)由數(shù)值行向量組成的單元陣列由數(shù)值行向量組成的單元陣列numnum傳遞函數(shù)分子系數(shù)傳遞函數(shù)分子系數(shù)由數(shù)值行向量組成的單元陣列由數(shù)值行向量組成的單元陣列VariableVariable傳遞函數(shù)變量傳遞函數(shù)變量ss，pp，zz，qq，或者，或者z2-lz2-l之一之一 屬屬 性性 名名

10、功功 能能 屬性值類(lèi)型屬性值類(lèi)型 k 增益增益 二堆矩陣二堆矩陣 p 極點(diǎn)極點(diǎn) 由數(shù)值行向量組成的單元陣列由數(shù)值行向量組成的單元陣列 Variable 零極點(diǎn)模型變量零極點(diǎn)模型變量 ss，pp，zz，qq，或者，或者z2-lz2-l之一之一 z 零點(diǎn)零點(diǎn) 由數(shù)值行向量組成的單元陣列由數(shù)值行向量組成的單元陣列 屬屬 性性 名名 功功 能能 屬性值類(lèi)型屬性值類(lèi)型 a 系數(shù)矩陣系數(shù)矩陣A 二維矩陣二維矩陣 b 系數(shù)矩陣系數(shù)矩陣B 二維矩陣二維矩陣 c 系數(shù)矩陣系數(shù)矩陣C 二維矩陣二維矩陣 d 系數(shù)矩陣系數(shù)矩陣D 二維矩陣二維矩陣 e 系數(shù)矩陣系數(shù)矩陣E 二維矩陣二維矩陣 StateName 狀態(tài)變量

11、名狀態(tài)變量名 字符串單元向量字符串單元向量控制工程基礎(chǔ)控制工程基礎(chǔ)緒論緒論 函數(shù)名稱函數(shù)名稱 功功 能能 dss 生成狀態(tài)空間模型生成狀態(tài)空間模型 filt 生成生成DSP形式的離散傳遞函數(shù)形式的離散傳遞函數(shù) ss 生成狀態(tài)空間模型或者轉(zhuǎn)換成狀態(tài)空間模型生成狀態(tài)空間模型或者轉(zhuǎn)換成狀態(tài)空間模型 tf 生成傳遞函數(shù)模型或者轉(zhuǎn)換成傳遞函數(shù)模型生成傳遞函數(shù)模型或者轉(zhuǎn)換成傳遞函數(shù)模型 zpk 生成零極點(diǎn)模型或者轉(zhuǎn)換成零極點(diǎn)模型生成零極點(diǎn)模型或者轉(zhuǎn)換成零極點(diǎn)模型控制工程基礎(chǔ)控制工程基礎(chǔ)緒論緒論 控制工程基礎(chǔ)控制工程基礎(chǔ)緒論緒論 控制工程基礎(chǔ)控制工程基礎(chǔ)緒論緒論 2231sGsss=tf(s);G=(2*s

12、+3)/(s2+s+1);step(G)延遲環(huán)節(jié)延遲環(huán)節(jié) :seG.ioDelay控制工程基礎(chǔ)控制工程基礎(chǔ)緒論緒論 控制工程基礎(chǔ)控制工程基礎(chǔ)緒論緒論 ,) 1)(2(12331)(223DCBAsssssssssG控制工程基礎(chǔ)控制工程基礎(chǔ)緒論緒論 控制工程基礎(chǔ)控制工程基礎(chǔ)緒論緒論 控制工程基礎(chǔ)控制工程基礎(chǔ)緒論緒論 控制工程基礎(chǔ)控制工程基礎(chǔ)緒論緒論 控制工程基礎(chǔ)控制工程基礎(chǔ)緒論緒論 控制工程基礎(chǔ)控制工程基礎(chǔ)緒論緒論 控制工程基礎(chǔ)控制工程基礎(chǔ)緒論緒論 控制工程基礎(chǔ)控制工程基礎(chǔ)緒論緒論 sys1sys2sysn:u1u2y1y2ynun)(000)(000)(21sGsGsGn控制工程基礎(chǔ)控制工程基

13、礎(chǔ)緒論緒論 sys1sys2uysys1sys2uysys1sys2uy控制工程基礎(chǔ)控制工程基礎(chǔ)緒論緒論 G1G2uyG1G2uyG1G2uy控制工程基礎(chǔ)控制工程基礎(chǔ)緒論緒論 2221)(nnssG控制工程基礎(chǔ)控制工程基礎(chǔ)緒論緒論 控制工程基礎(chǔ)控制工程基礎(chǔ)緒論緒論 控制工程基礎(chǔ)控制工程基礎(chǔ)緒論緒論 函數(shù)名稱函數(shù)名稱 功功 能能 gensig輸入信號(hào)產(chǎn)生輸入信號(hào)產(chǎn)生 inlpulse計(jì)算系統(tǒng)脈沖響應(yīng)計(jì)算系統(tǒng)脈沖響應(yīng) initial計(jì)算系統(tǒng)零輸入響應(yīng)計(jì)算系統(tǒng)零輸入響應(yīng) lsim對(duì)系統(tǒng)的任意輸入進(jìn)行仿真對(duì)系統(tǒng)的任意輸入進(jìn)行仿真 step計(jì)算系統(tǒng)階躍響應(yīng)計(jì)算系統(tǒng)階躍響應(yīng)控制工程基礎(chǔ)控制工程基礎(chǔ)緒論緒論

14、 控制工程基礎(chǔ)控制工程基礎(chǔ)緒論緒論 控制工程基礎(chǔ)控制工程基礎(chǔ)緒論緒論 控制工程基礎(chǔ)控制工程基礎(chǔ)緒論緒論 控制工程基礎(chǔ)控制工程基礎(chǔ)緒論緒論 控制工程基礎(chǔ)控制工程基礎(chǔ)緒論緒論 控制工程基礎(chǔ)控制工程基礎(chǔ)緒論緒論 函數(shù)名稱函數(shù)名稱 功功 能能damp計(jì)算系統(tǒng)的自然頻率和衰減因子計(jì)算系統(tǒng)的自然頻率和衰減因子dcgain計(jì)算系統(tǒng)的直流計(jì)算系統(tǒng)的直流(DC)增益增益covar計(jì)算白噪聲驅(qū)動(dòng)的系統(tǒng)協(xié)方差矩陣計(jì)算白噪聲驅(qū)動(dòng)的系統(tǒng)協(xié)方差矩陣dsort按幅值對(duì)離散時(shí)間系統(tǒng)極點(diǎn)排序按幅值對(duì)離散時(shí)間系統(tǒng)極點(diǎn)排序esort按實(shí)部對(duì)連續(xù)時(shí)間系統(tǒng)極點(diǎn)排序按實(shí)部對(duì)連續(xù)時(shí)間系統(tǒng)極點(diǎn)排序pole，elg計(jì)算系統(tǒng)極點(diǎn)計(jì)算系統(tǒng)極點(diǎn)pz

15、map系統(tǒng)零極點(diǎn)繪制系統(tǒng)零極點(diǎn)繪制tzero計(jì)算系統(tǒng)傳輸零點(diǎn)計(jì)算系統(tǒng)傳輸零點(diǎn)控制工程基礎(chǔ)控制工程基礎(chǔ)緒論緒論 32152)(22sssssG控制工程基礎(chǔ)控制工程基礎(chǔ)緒論緒論 控制工程基礎(chǔ)控制工程基礎(chǔ)緒論緒論 控制工程基礎(chǔ)控制工程基礎(chǔ)緒論緒論 控制工程基礎(chǔ)控制工程基礎(chǔ)緒論緒論 函數(shù)名稱函數(shù)名稱 功功 能能rlocfind計(jì)算給定根的根軌跡增益計(jì)算給定根的根軌跡增益rlocus求系統(tǒng)根軌跡求系統(tǒng)根軌跡 sgrid繪制連續(xù)時(shí)間系統(tǒng)根軌跡和零極點(diǎn)圖中的阻尼繪制連續(xù)時(shí)間系統(tǒng)根軌跡和零極點(diǎn)圖中的阻尼系數(shù)和自然頻率柵格系數(shù)和自然頻率柵格 zgrid繪制離散時(shí)間系統(tǒng)根軌跡和零極點(diǎn)圖中的繪制繪制離散時(shí)間系統(tǒng)根軌

16、跡和零極點(diǎn)圖中的繪制阻尼系數(shù)和自然頻率柵格阻尼系數(shù)和自然頻率柵格控制工程基礎(chǔ)控制工程基礎(chǔ)緒論緒論 控制工程基礎(chǔ)控制工程基礎(chǔ)緒論緒論 )()(1)()(sfskgsgsH控制工程基礎(chǔ)控制工程基礎(chǔ)緒論緒論 函數(shù)名稱函數(shù)名稱 功功 能能bodeBode圖繪制圖繪制evalff計(jì)算系統(tǒng)單頻率點(diǎn)的頻率響應(yīng)計(jì)算系統(tǒng)單頻率點(diǎn)的頻率響應(yīng)freqresp計(jì)算系統(tǒng)頻率響應(yīng)計(jì)算系統(tǒng)頻率響應(yīng)margin計(jì)算系統(tǒng)的增益和相角穩(wěn)定裕度計(jì)算系統(tǒng)的增益和相角穩(wěn)定裕度ngridNichols網(wǎng)格線繪制網(wǎng)格線繪制nicholsNichols繪制繪制nyquistNyquist繪制繪制sigma系統(tǒng)的奇異值系統(tǒng)的奇異值Bode圖繪

17、制圖繪制控制工程基礎(chǔ)控制工程基礎(chǔ)緒論緒論 2342912. 05 . 71 . 0)(ssssssGg=tf(1 0.1 7.5,1 0.12 9 0 0)bode(g)控制工程基礎(chǔ)控制工程基礎(chǔ)緒論緒論 控制工程基礎(chǔ)控制工程基礎(chǔ)緒論緒論 控制工程基礎(chǔ)控制工程基礎(chǔ)緒論緒論 控制工程基礎(chǔ)控制工程基礎(chǔ)緒論緒論 控制工程基礎(chǔ)控制工程基礎(chǔ)緒論緒論 控制工程基礎(chǔ)控制工程基礎(chǔ)緒論緒論 )11 ()(sTsTKsGdipc)(sGc)(0sG控制工程基礎(chǔ)控制工程基礎(chǔ)緒論緒論 sKsKKsGDIPPID1)(控制工程基礎(chǔ)控制工程基礎(chǔ)緒論緒論 )/111 ()(NsTsTsTKsGddipc)11(sTKipNsTsTdd/1對(duì)象模型對(duì)象模型控制工程基礎(chǔ)控制工程基礎(chǔ)緒論緒論 1)(0TsKesGLs近似為帶延遲的一階系統(tǒng)近似為帶延遲的一階系統(tǒng) 控制器類(lèi)型KpTITdPT/L0PI0.9T/LL/0.30PID1.2T/L2L0.5LsLsTLsLsLTsTsTKsGdipc2)/1(6 . 0)5 . 0211 (2 . 1)11 ()(PIDPID控制器公式：控制器公式：控制工程基礎(chǔ)控制工程基礎(chǔ)緒論緒論 控制工程基礎(chǔ)控制