从系列:状态空间模型
南·纳拉亚南MathWorks
使用MATLAB创建和分析状态空间模型®控制系统工具箱™。状态空间模型通常用于表示线性时不变系统。
这段视频告诉你如何做到:
在此视频中,我们将看到如何在Matlab和Control系统工具箱中创建,操作和分析基于状态的系统。让我们建立一个DC电机的状态空间模型,其中施加的电压V是输入,轴速ω是输出,电流,I和轴速,欧米茄是两种状态。电机参数已经在基础工作空间中定义。所以让我们开始通过构建基于州的矩阵。
现在我们在状态空间矩阵上使用SS命令来创建电机的状态空间模型。现在我们已经建立了电机的状态空间模型,让我们添加一个电压放大器,它由下列一阶传递函数表示,放大输入电压。该放大器提供了5的稳态电压增益和1000弧度每秒的带宽。
现在我们已经设计了一个电压放大器,让我们使用星形运算符结合电机和放大器来创建我们的整体工厂模型。这展示了如何使用控制系统工具箱,我们可以轻松地组合和转换具有不同表示形式的模型,如状态空间和传递函数。例如,这两个模型的组合会产生一个三阶状态空间模型。
现在我们已经建立了我们的植物模型,让我们通过使用pull函数计算植物的极点或特征值来分析我们的植物稳定性,该函数返回负的实值,表明一个稳定的植物。我们也可以用稳定函数来分析稳定性,而不用极点函数来计算极点。如果系统是稳定的,这个函数返回一个逻辑值;如果系统不稳定,则返回0。
现在我们已经确定我们的工厂是稳定的,让我们用阶跃函数来分析单位阶跃电压的阶跃响应。从系统的瞬态特性来看,系统上升需要1秒多一点,稳定需要2秒多一点。现在我们已经看到了如何在MATLAB和控制系统工具箱中创建、操作和分析状态空间系统。在这个关于状态空间系统的系列的下一个视频中,我们将为我们的工厂设计一个完整的状态反馈控制器,以展示如何在控制设计中利用状态空间模型。视频到此结束。
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