这个例子展示了如何建模LTI系统的互连,从简单的串联和并行连接到复杂的框图。
控制系统工具箱™ 提供许多功能,帮助您构建LTI模型网络。这些包括要执行的功能
串联及并联连接(系列
和平行的
)
反馈连接(反馈
和融通
)
输入和输出串联([ , ]
,[ ; ]
和附加
)
建筑通用框图(连接
).
这些函数可以处理模型表示的任何组合。为了说明目的,创建以下两个SISO传递函数模型:
H1 = tf(2,[1 3 0])
H1 = 2 --------- s^2 + 3s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。
使用*
接线员或系列
用于串联连接LTI模型的函数,例如:
H = h2 * h1
H = 10 ------------- s (s + 5) (s + 3)连续时间零/钢管/增益模型。
或者同样的
H=系列(H1,H2);
使用+
接线员或平行的
函数并行连接LTI模型,例如:
H=H1+H2
H = 5 (s + 2.643) (s + 0.7566 ) ---------------------- s (s + 3) (s + 5)连续时间零/钢管/增益模型。
或者同样的
H =平行(H1, H2);
标准反馈配置如下:
建立闭环传输模型u
来y
类型
H =反馈(H1, H2)
H = 2 (s + 5 ) -------------------------------- ( s + 5.663) (s ^ 2 + 2.337 + 1.766)连续时间零/钢管/增益模型。
请注意,反馈
默认情况下假定为负面反馈。要应用积极反馈,请使用以下语法:
H =反馈(H1, H2, + 1);
你也可以用the融通
函数来建立更一般的反馈连接,如下图所示。
您可以连接两个模型的输入H1
和H2
通过输入
H = [h1, h2]
H=从输入1到输出:2--------从输入2到输出:5------(s+5)连续时间零/极/增益模型。
结果模型有两个输入,对应于互连:
类似地,您可以连接的输出H1
和H2
通过输入
H=[H1;H2]
从输入到输出…2 1 : ------- s (s + 3) 5 2:——(s + 5)连续时间零/钢管/增益模型。
结果模型H
有两个输出和一个输入,对应以下框图:
最后,您可以使用以下方法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 From input 2 to output…1: 0 5 2: ----- (s+5)连续时间零/极/增益模型。
结果模型H
有两个输入和两个输出,对应于方框图:
您可以使用串联从基本SISO模型构建MIMO模型,例如:
H = [H1, -tf(10,[1 10]);0, h2]
H =从输入1到输出…2 1: ------- s (s+3) 2: 0 From input 2 to output…-10年1 : ------ ( s + 10) 5 2:——(s + 5)连续时间零/钢管/增益模型。
西格玛(H),网格
您可以使用到目前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,考虑下面的框图:
用下面的数据块F
,C
,G
,年代
:
s =特遣部队(“年代”)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
从…起r
来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
函数提供了一种将块连接在一起的系统且简单的方法。使用连接
,请遵循以下步骤:
定义图中的所有块,包括求和块
命名所有块输入和输出通道
从块I/ o列表中选择块图I/ o。
对于上面的方框图,这些步骤相当于:
Sum1 = sumblk ('e = r - y');Sum2 = sumblk ('u = uC + uF');%定义块I/ o ("u"和"y"是"InputName"和"OutputName"的简写)F.u =“r”;F.y =佛罗里达大学的;C.u =“e”;C.y=“加州大学”;G.u =“u”;G.y=“ym”; 美国=“ym”;S.y =“是的”;%计算传输r->ymT=连接(F、C、G、S、Sum1、Sum2、,“r”,“ym”);步骤(T)网格
连接不同类型的模型时,生成的模型类型由优先级规则确定
FRD > ss > ZPK > tf > pid
该规则规定FRD具有最高优先级,然后是SS、ZPK、TF,PID具有最低优先级。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:
类别(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,以确保所有计算都使用这两种表示之一执行。一个例外是在使用时连接
它自动执行这种转换,并总是返回框图的状态空间或FRD模型。