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。
Control System Toolbox™提供了许多功能来帮助您构建LTI模型网络。这些包括要执行的函数
系列和并联连接(系列
和平行
)
反馈连接(回馈
和l
)
输入和输出连接([,]
那(;]
,附加
)
一般框图构建(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)
----- (s+5)连续时间零/极/增益模型。
使用*
运营商或系列
函数串联LTI模型,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);
使用+
运营商或平行
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);
标准反馈配置如下所示:
建立闭环转移模型你
到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。
注意回馈
默认为负面反馈。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。
您可以连接这两个模型的输入H1.
和H2.
通过打字
H = [H1,H2]
H =从输入1到输出:2 ------- s (s+3)从输入2到输出:5 ----- (s+5)连续时间零/极/增益模型。
得到的模型有两个输入,对应于互连:
类似地,可以将的输出连接起来H1.
和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,您可以使用以下方法添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,对应于框图:
您可以使用连接从基本的SISO模型构建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。
σ(H)、网格
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F
那C
那G
那S.
:
s = tf(');F = 1 / (s + 1);G = 100 / (s ^ 2 + 5 * s + 100);C = 20 * (s ^ 2 + + 60) / s / s ^ 2 + 40 * 400 (s +);S = 10 / (S + 10);
你可以计算闭环传输T.
从R.
到y
作为
t = f *反馈(g * c,s);步骤(t),网格
对于更复杂的框图,连接
函数提供了一种系统而简单的方法来将模块连接在一起。使用连接
, 按着这些次序:
定义图表中的所有块,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,这些步骤相当于:
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';陈守惠=加州大学的;G.U ='U';G.y ='ym';S.u ='ym';S.Y =“y”;%计算转移r -> ymT =连接(F、C、G,年代,Sum1, Sum2,'r'那'ym');步骤(t),网格
当连接不同类型的模型时,得到的模型类型由优先规则决定
FRD> SS> ZPK> TF> PID
该规则表示FRD的优先级最高,其次是SS、ZPK、TF, PID的优先级最低。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
是状态空间模型:
类(H)
ans =“党卫军”
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。