此示例显示如何绘制SISO和MIMO线性系统的时间和频率响应。
出于插图目的,创建以下三阶传输功能:
sys=tf([81832],[161424])
sys = 8 s ^ 2 + 18 s + 32 -------------------- - s ^ 3 + 6 s ^ 2 + 14 s + 24连续时间转换功能。
您可以使用步
和冲动
命令:
子图(2,1,1)步骤(SYS)子图(2,1,2)脉冲(SYS)
您还可以使用LSIM
命令。输入信号出现在灰色和系统中的响应中。
CLF T = 0:0.01:4;u = sin(10 * t);LSIM(SYS,U,T)%U,T定义输入信号
您可以使用连续或离散TF,SS或ZPK模型的绘图命令。对于状态空间模型,您还可以从某些给定的初始状态绘制未强制的响应,例如:
A=[-0.83.6-2.1-3 -1.2 4.8;3 -4.3 -1.1]; B=[0-1.1; -0.2]; C=[1.20 0.6];D=-0.6;G=ss(A,B,C,D);x0=[-1;0;2];%初始状态初始(G,x0)网格
频域分析是理解控制系统稳定性和性能特性的关键。Bode图、Nyquist图和Nichols图是绘制和分析线性系统频率响应的三种标准方法。可以使用预兆
那尼科尔斯
,及奈奎斯特
命令。例如:
sys=tf([81832],[161424])
sys = 8 s ^ 2 + 18 s + 32 -------------------- - s ^ 3 + 6 s ^ 2 + 14 s + 24连续时间转换功能。
BODE(SYS)网格
奈奎斯特(sys)网格
Nichols(Sys)网格
系统的极点和零点包含有关其动力学、稳定性和性能极限的宝贵信息。例如,考虑图1中的反馈回路
图1:Siso反馈循环。
对于增益价值k=0.7
,您可以绘制闭环杆和零使用pzmap
:
s = tf(');g = - (2 * s + 1)/(s ^ 2 + 3 * s + 2);k = 0.7;t =反馈(g * k,1);PZMAP(T)网格,轴([ - 2 0 -1 1])
闭环磁极(由Blue X的标记)位于左半平面中,因此反馈回路对于这种增益选择稳定K.
。您可以从此图表中读取闭环极的阻尼比(请参阅径向线上的标签)。这里,阻尼比率约为0.7,表明通过以下方式确认了井下阻尼的闭环响应:
clf步骤(T)
进一步了解环路增益的原理K.
影响闭环稳定性,可以将闭环极点的轨迹绘制为K.
:
rlocus(g)网格
单击轨迹与y轴相交的位置,可以发现闭环极点在以下情况下变得不稳定:k = 1.51
。因此,对于闭环稳定,环路增益应保持小于1.5。
右键单击响应绘图可以访问各种选项和注释。特别是特点菜单允许您显示标准指标,如阶跃响应的上升时间和稳定时间,或频率响应图的峰值增益和稳定裕度。
使用前一节中的示例绘制闭环步骤响应:
步骤(t)
现在,右键单击绘图以显示峰值响应和建立时间特征,然后单击蓝点以读取相应的过冲和稳定时间值:
到目前为止提到的所有命令都完全支持多输入多输出(MIMO)系统。金宝app在MIMO案例中,这些命令产生图阵列。例如,双输入,双输出系统的阶跃响应
sys = RSS(3,2,2);sys.a = [-0.5 -0.3 -0.2;0 -1.3 -1.7;0.4 1.7-1.3];
是一个2×2阵列图,其中每列都显示特定输入通道的步进响应:
步骤(SYS)
如果需要,您可以通过右键单击绘图并选择该地块对单个曲线上的所有四个响应进行分组I / O分组 - >全部子菜单。得到的图如下所示。
以下附加图可用于分析MIMO系统:
奇异值图(Sigma.
),它显示了频率响应的主要增益
每个I / O对的杆/零映射(iopzplot
)
例如,绘制峰值增益SYS.
作为频率的函数:
Sigma(SYS)网格
您可以使用任何响应绘图命令一次绘制多个系统。您可以为每个系统分配特定颜色,标记或线条样式,以便轻松进行比较。使用上面的反馈示例,请绘制循环增益的三个值的闭环步骤响应K.
有三种不同的颜色:
K1 = 0.4;t1 =反馈(g * k1,1);k2 = 1;T2 =反馈(G * K2,1);步骤(t,'B',T1,'r',T2,'G') 传奇(“k=0.7”那'k = 0.4'那“k=1”)