主要内容

连接模型

此示例显示如何从简单的系列和并行连接到复杂框图互连LTI系统的互连。

概述

Control System Toolbox™提供了许多功能,可帮助您构建LTI模型的网络。这些包括执行的功能

  • 系列和并联连接(系列平行

  • 反馈连接(反馈l

  • 输入和输出连接([,][;], 和附加

  • 一般框图建筑物(连接)。

这些功能可以处理模型表示的任何组合。出于说明目的,创建以下两个SISO传输功能模型:

H1 = TF(2,[1 3 0])
H1 = 2 -------- S ^ 2 + 3 S连续时间传递函数。
H2 = ZPK([], -  5,5)
H2 = 5 -----(S + 5)连续时间零/极/增益模型。

串联

使用*运营商或者系列以串联连接LTI模型的功能,例如:

H = H2 * H1
H = 10 ------------(S + 5)(S + 3)连续时间零/杆/增益模型。

或等效

H =系列(H1,H2);

并联

使用+运营商或者平行以并行连接LTI模型的功能,例如:

H = H1 + H2
H = 5(S + 2.643)(S + 0.7566)------------------- S(S + 3)(S + 5)连续时间零/杆/增益模型。

或等效

H =并联(H1,H2);

反馈连接

标准反馈配置如下所示:

建立闭环转移模型y, 类型

H =反馈(H1,H2)
H = 2(S + 5)-----------------------------(S + 5.663)(S ^ 2 +2.337S + 1.766)连续时间零/杆/增益模型。

注意反馈默认情况下假设负面反馈。要应用正反馈,请使用以下语法:

H =反馈(H1,H2,+ 1);

你也可以使用l函数构建下面勾勒出的更一般的反馈互连。

连接输入和输出

您可以连接两个模型的输入H1.H2.通过打字

H = [H1,H2]
H =从输入1输出:2 -------(S + 3)从输入2输出:5 -----(S + 5)连续时间零/极/增益模型。

生成的模型具有两个输入,并对应于互连:

同样,您可以连接输出H1.H2.通过打字

H = [H1;H2]
H =从输入到输出... 2 1:-------(S + 3)5 2:-----(S + 5)连续时间零/极/增益模型。

由此产生的模型H有两个输出和一个输入,并对应于以下框图:

最后,您可以使用以下内容附加两个模型的输入和输出:

H = Append(H1,H2)
H =从输入1到输出... 2 1:------- S(S + 3)2:0从输入2到输出... 1:0 5 2:------(s+5)连续时间零/极/增益模型。

由此产生的模型H有两个输入和两个输出,并对应于框图:

您可以使用连接来构建来自基本SISO模型的MIMO模型,例如:

H = [H1,-TF(10,[110]);0,h2]
H =从输入1到输出... 2 1:------- S(S + 3)2:0从输入2到输出... -10 1:------(S +10)5 2:-----(S + 5)连续时间/杆/增益模型。
Sigma(H),网格

图包含轴。轴包含2个类型的型号。该对象代表H.

从框图中建立模型

您可以使用迄今为止介绍的功能和操作的组合来构建简单框图的模型。例如,考虑以下框图:

具有以下数据的块FCGS.

s = tf(');f = 1 /(s + 1);g = 100 /(s ^ 2 + 5 * s + 100);c = 20 *(s ^ 2 + s + 60)/ s /(s ^ 2 + 40 * s + 400);s = 10 /(s + 10);

您可以计算闭环传输T.R.y作为

t = f *反馈(g * c,s);步骤(t),网格

图包含轴。轴包含类型线的对象。该对象代表T.

对于更复杂的框图,连接功能为将电线块提供系统和简单的方法。使用连接, 按着这些次序:

  • 在图中定义所有块,包括求和块

  • 名称所有块输入和输出通道

  • 从块I / OS列表中选择框图I / O.

对于上面的框图,这些步骤金额为:

sum1 = sumblk('e = r  -  y');sum2 = sumblk('u = uc + uf');%定义块I / O / O / O / O和“Y”是“InputName”和“OutputName”的速写)F.U ='r';F.Y ='UF';c.u ='e';C.Y ='UC';G.U ='U';G.Y ='ym';S.U ='ym';S.Y ='是';%compute transfer r  - > ymT = Connect(f,c,g,s,sum1,sum2,'r''ym');步骤(t),网格

图包含轴。具有标题的轴:r to:ym包含类型线的对象。该对象代表T.

优先规则

当连接不同类型的模型时,由优先级规则确定生成的模型类型

FRD> SS> ZPK> TF> PID

此规则指出FRD最优先权,其次是SS,ZPK,TF和PID优先级最低。例如,在串联连接中:

h1 = ss(-1,2,3,0);h2 = tf(1,[1 0]);H = H2 * H1;

H2.自动转换为状态空间表示和结果H是一个状态空间模型:

班级(h)
ans ='ss'

因为SS和FRD表示最适合系统互连,所以建议您将至少一个模型转换为SS或FRD以确保使用这两个表示中的一个来执行所有计算。使用时的一个例外连接它自动执行此类转换,并始终返回框图的状态空间或FRD模型。