主要内容

ss2tf

将状态空间表示转换为传输函数

描述

例子

[B.一种) = ss2tf (一种B.CD.将系统的状态空间表示转换为等效传输函数。ss2tf返回连续时间系统的Laplace变换传递函数和离散时间系统的Z变换传输功能。

例子

[B.一种) = ss2tf (一种B.CD.返回导致的传输功能通过单元脉冲振动具有多个输入的系统的输入。

例子

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一维离散时间振荡系统由单元质量组成, m ,通过一个单位弹性常数的弹簧与墙壁相连。传感器对加速度进行采样, 一种 的质量 F S. = 5. 赫兹。

生成50个时间样本。定义采样间隔 Δ T. = 1 / F S.

FS = 5;dt = 1 / fs;n = 50;t = dt *(0:n-1);

振子可以用状态空间方程来描述

X K. + 1 = 一种 X K. + B. K. y K. = C X K. + D. K.

在哪里 X = R. V. T. 是国家矢量, R. V. 分别是质量的位置和速度,和矩阵

一种 = 因为 Δ T. Δ T. - Δ T. 因为 Δ T. B. = 1 - 因为 Δ T. Δ T. C = - 1 0. D. = 1

A = [cos(dt) sin(dt) -sin(dt) cos(dt)];B = [1-cos (dt);罪(dt)];C = [-1 0];D = 1;

系统在正方向上用单元脉冲激发。使用状态空间模型从零零初始状态开始计算系统的时间演变。

u = [1 0 (1,N-1)];x = (0, 0);为了y(k) = C*x + D*u(k);x = A*x + B*u(k);结尾

画出质量的加速度作为时间的函数。

茎(T,Y,'填充')包含('T'

图包含轴。轴包含型杆的物体。

利用传递函数计算与时间相关的加速度HZ.)过滤输入。绘制结果。

[B,A] = SS2TF(A,B,C,D);yt =滤波器(b,a,u);茎(T,YT,'填充')包含('T'

图包含轴。轴包含型杆的物体。

系统的传递函数具有分析表达式:

H Z. = 1 - Z. - 1 1 + 因为 Δ T. + Z. - 2 因为 Δ T. 1 - 2 Z. - 1 因为 Δ T. + Z. - 2

使用表达式过滤输入。情节响应。

Bf = [1 -(1+cos(dt)) cos(dt)];Af = [1 -2*cos(dt) 1];yf =过滤器(bf,房颤,u);茎(t, yf,'填充')包含('T'

图包含轴。轴包含型杆的物体。

这三种情况的结果都是一样的。

一个理想的一维振荡系统由两个单位质量组成, m 1 m 2 被夹在两堵墙之间。每个质量用一个单位弹性常数的弹簧固定在最近的壁上。另一个这样的弹簧将两个物体连接起来。传感器样品 一种 1 一种 2 ,质量的加速度为 F S. = 1 6. 赫兹。

指定16秒的总测量时间。定义采样间隔 Δ T. = 1 / F S.

FS = 16;dt = 1 / fs;n = 257;t = dt *(0:n-1);

系统可以用状态空间模型来描述

X N + 1 = 一种 X N + B. N y N = C X N + D. N

在哪里 X = R. 1 V. 1 R. 2 V. 2 T. 是国家矢量和 R. 一世 V. 一世 分别是位置和速度 一世 th质量。输入向量 = 1 2 T. 和输出矢量 y = 一种 1 一种 2 T. 。状态空间矩阵是

一种 = exp. 一种 C Δ T. B. = 一种 C - 1 一种 - 一世 B. C C = - 2 0. 1 0. 1 0. - 2 0. D. = 一世

连续时间 - 空间矩阵是

一种 C = 0. 1 0. 0. - 2 0. 1 0. 0. 0. 0. 1 1 0. - 2 0. B. C = 0. 0. 1 0. 0. 0. 0. 1

一世 表示适当大小的身份矩阵。

[0 0 0 0; 2 0 0 0;0 0 0 0];一个= expm (Ac * dt);c = [0 0;1 0;0 0;0 1];Ac \ B =(。(4)公元前*;C = [2 0 0 0;1 0 -2 0];D =眼(2);

第一个质量, m 1 ,接收正方向的单位脉冲。

ux = [1 0 (1,N-1)];情况= 0 (1,N);u =(用户体验;情况);

利用该模型计算系统从全零初始状态开始的时间演化。

x = [0; 0; 0; 0];为了k = 1: y(:,k) = C*x + D*u(:,k);x = A*x + B*u(:,k);结尾

将两种群体的加速度绘制为时间的函数。

茎(T,Y','。')包含('T') 传奇('a_1'“a₂”)标题(“质量1兴奋”网格)

图包含轴。具有标题质量1激发的轴包含2个型杆的物体。这些对象表示A_1,A_2。

将系统转换为其传输功能表示。找到系统对第一种质量的正单元脉冲激励的响应。

[B1,A1] = SS2TF(A,B,C,D,1);Y1U1 =滤波器(B1(1,:),A1,UX);Y1U2 =滤波器(B1(2,:),A1,UX);

策划的结果。传递函数给出了与状态空间模型相同的响应。

茎(t (y1u1; y1u2) ','。')包含('T') 传奇('a_1'“a₂”)标题(“质量1兴奋”网格)

图包含轴。具有标题质量1激发的轴包含2个型杆的物体。这些对象表示A_1,A_2。

系统复位到初始配置。另一个物体, m 2 ,接收正方向的单位脉冲。计算系统的时间演化。

u =[情况;用户体验);x = [0; 0; 0; 0];为了k = 1: y(:,k) = C*x + D*u(:,k);x = A*x + B*u(:,k);结尾

绘制加速度。切换各个群众的响应。

茎(T,Y','。')包含('T') 传奇('a_1'“a₂”)标题('质量2兴奋'网格)

图包含轴。具有标题质量2激发的轴含有2个型茎的物体。这些对象表示A_1,A_2。

找到系统对第二种质量脉冲激励的响应。

[B2,A2] = SS2TF(A,B,C,D,2);Y2U1 =滤波器(B2(1,:),A2,UX);Y2U2 =滤波器(B2(2,:),A2,UX);

策划的结果。传递函数给出了与状态空间模型相同的响应。

茎(t (y2u1; y2u2) ','。')包含('T') 传奇('a_1'“a₂”)标题('质量2兴奋'网格)

图包含轴。具有标题质量2激发的轴含有2个型茎的物体。这些对象表示A_1,A_2。

输入参数

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状态矩阵,指定为矩阵。如果系统有P.输入和问:输出并描述N状态变量,然后一种N——- - - - - -N

数据类型:单身的|

输入到状态矩阵,指定为矩阵。如果系统有P.输入和问:输出并描述N状态变量,然后B.N——- - - - - -P.

数据类型:单身的|

状态为输出矩阵,指定为矩阵。如果系统有P.输入和问:输出并描述N状态变量,然后C问:——- - - - - -N

数据类型:单身的|

馈通矩阵,指定为矩阵。如果系统有P.输入和问:输出并描述N状态变量,然后D.问:——- - - - - -P.

数据类型:单身的|

输入索引指定为整数标量。如果系统有P.输入,使用ss2tf带一个尾随参数= 1,......,P.计算应用于应用于的单元脉冲的响应输入。

数据类型:单身的|

输出参数

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传递函数分子系数,以向量或矩阵的形式返回。如果系统有P.输入和问:输出并描述N状态变量,然后B.问:————(N+ 1)为每个输入。系数以…的降幂返回S.Z.

传递函数分母系数,作为向量返回。如果系统有P.输入和问:输出并描述N状态变量,然后一种1 - (N+ 1)为每个输入。系数以…的降幂返回S.Z.

更多关于

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转换功能

  • 对于离散时间系统,状态空间矩阵与状态向量相关X,输入和输出y通过

    X K. + 1 = 一种 X K. + B. K. y K. = C X K. + D. K.

    传递函数是系统脉冲响应的z变换。它可以以状态空间矩阵表示为

    H Z. = C Z. 一世 - 一种 - 1 B. + D.

  • 对于连续时间系统,状态空间矩阵涉及状态向量X,输入和输出y通过

    X ˙ = 一种 X + B. y = C X + D.

    传递函数是系统脉冲响应的拉普拉斯变换。它可以以状态空间矩阵表示为

    H S. = C S. 一世 - 一种 - 1 B. + D.

也可以看看

(信号处理工具箱)|(信号处理工具箱)|(信号处理工具箱)|(信号处理工具箱)|(信号处理工具箱)|(信号处理工具箱)

之前介绍过的R2006a