機(jī)電一體化(第七章 機(jī)電一體化系統(tǒng)的分析與求解)

機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì)——郭世偉第七章

機(jī)電一體化系統(tǒng)的分析與求解一、由狀態(tài)空間表達(dá)式求系統(tǒng)傳遞函數(shù)對(duì)于多輸入多輸出、結(jié)構(gòu)較復(fù)雜的系統(tǒng)，狀態(tài)空間模型及其傳遞函數(shù)矩陣能更好地描述系統(tǒng)中多變量間的關(guān)系。狀態(tài)空間表達(dá)式在零初始條件下做拉氏變換，得：整理得：為系統(tǒng)的傳遞函數(shù)矩陣：各矩陣元素為對(duì)應(yīng)輸入、輸出變量間的傳遞函數(shù)，進(jìn)而也可由傳函得到微分方程。對(duì)于同一系統(tǒng)，狀態(tài)變量的選擇不唯一，不同狀態(tài)變量對(duì)應(yīng)不同的狀態(tài)空間描述，但它們都描述同一個(gè)系統(tǒng)，傳遞函數(shù)矩陣總是相同的。例：二、狀態(tài)空間方程的時(shí)域解以各狀態(tài)變量為坐標(biāo)軸建立狀態(tài)空間，其中每一個(gè)點(diǎn)都代表系統(tǒng)的一個(gè)特定狀態(tài)。從初始狀態(tài)出發(fā)，在輸入作用下，系統(tǒng)狀態(tài)的解，對(duì)應(yīng)于隨著時(shí)間的推移，連續(xù)變化在狀態(tài)空間中形成一條軌跡——狀態(tài)軌跡。可參考一階微分方程的求解同樣方法可求解狀態(tài)空間方程（一階微分方程組）的時(shí)域解記為：其中即稱為系統(tǒng)的狀態(tài)轉(zhuǎn)移矩陣，可解析求解或數(shù)值計(jì)算。系統(tǒng)狀態(tài)x(t)的計(jì)算。三、MATLAB下的系統(tǒng)分析（一）系統(tǒng)分析的函數(shù)介紹系統(tǒng)模型的描述：sys=tf()，zpk()，ss()等模型轉(zhuǎn)換：tf2zp，tf2ss，zp2ss,zp2tf等時(shí)域響應(yīng)：impulse，step，lsim(sys,u,t,X0)頻域響應(yīng)：[mag,phase,w]=bode()系統(tǒng)間的連接：串聯(lián)、并聯(lián)、反饋Series,

parallel,

feedback1、系統(tǒng)的零極點(diǎn)增益模型為：求系統(tǒng)的傳遞函數(shù)及狀態(tài)空間模型。2、求典型二階系統(tǒng)的單位階躍響應(yīng)：（1）（2）3、求系統(tǒng)求系統(tǒng)在輸入信號(hào)下的響應(yīng)。4、求系統(tǒng)在輸入作用下的響應(yīng)。5、原開環(huán)系統(tǒng)為加超前校正環(huán)節(jié)仿真分析其時(shí)間響應(yīng)和頻域響應(yīng)。以改善系統(tǒng)特性。6、繪制以下系統(tǒng)的BODE圖。7、判斷下列多環(huán)系統(tǒng)的穩(wěn)定性。8、判斷下列閉環(huán)系統(tǒng)的穩(wěn)定性。取彈簧和阻尼器對(duì)左側(cè)壁和m1所受水平作用力為系統(tǒng)輸出!用MATLAB仿真系統(tǒng)時(shí)域響應(yīng)和頻域響應(yīng)！實(shí)例分析：舉例MIMO系統(tǒng)的建模、仿真分析！控制系統(tǒng)的simulink建模分析求單位階躍時(shí)域響應(yīng)雙環(huán)調(diào)速的電流環(huán)系統(tǒng)模型晶閘管-直流電機(jī)