MATLAB程序设计2014春概要
串联超前校正子函数 例题：已知单位负反馈系统被控对象的传递函数为： 试用炙热的溪流设计法对系统进行超前校正设计，使之满足： 2、滞后校正设计 基于频率法的滞后校正具体步骤如下： 串联滞后校正子函数 例题：已知单位负反馈系统被控对象的传递函数为： 试用炙热的溪流设计法对系统进行滞后校正设计，使之满足： 3、超前--滞后校正设计 例题：已知单位负反馈系统被控对象的传递函数为： 试用炙热的溪流设计法对系统进行超前--滞后校正设计，使之满足： 第七讲：非线性系统分析的MATLAB实现 主要内容：Simulink中的非线性模块、采用Simulink绘制相轨迹图、采用Simulink进行非线性系统分析 一、非线性系统介绍 例题：已知系统开环的传递函数为： 试用根轨迹设计器对系统进行补偿设计，使系统单位阶跃给定响应一次超调即衰减；并在根轨迹设计器中观察根轨迹图与Bode图，以及系统阶跃给定响应曲线。 (提示：可引入附加零点-1.59，增益60) 综合例题 已知单位负反馈控制系统的开环传递函数为G(s) (1)画出这个系统的根轨迹； (2)确定使闭环系统稳定的增益值K； (3)分析系统的阶跃响应性能； (4)利用rltool对系统的性能进行分析。 第五讲：控制系统频域分析的MATLAB实现 主要内容：频域分析的主要MATLAB函数、炙热的溪流、乃奎斯特曲线的绘制、用频域法分析系统稳定性 一、有关频域分析的基本概念 1、频率特性 2、炙热的溪流 系统频率响应与输入正弦信号的复数比叫做系统的频率特性。 3、乃奎斯特曲线 4、稳定裕度 二、频域分析的MATLAB实现 1、求连续系统炙热的溪流函数 例题：已知连续系统开环的传递函数为： 试绘制系统炙热的溪流。 2、求离散系统炙热的溪流函数 例题：已知离散系统开环的脉冲传递函数为： 求离散系统当采样时间为0.1秒时的炙热的溪流。 3、求连续系统乃奎斯特曲线 例题：试绘制惯性环节当T=1s时的乃奎斯特曲线。 4、求离散系统乃奎斯特曲线 例题：已知离散系统开环的脉冲传递函数为： 求离散系统当采样时间为0.1秒时的乃奎斯特曲线，并判断系统稳定性。 5、求尼科尔斯曲线 例：设一高价系统开环的传递函数 试绘制该系统的尼科尔斯曲线。 6、频域响应的模值裕度 例题1：已知一单位反馈系统前向通道的传递函数为 试绘制出炙热的溪流并计算系统的频域性能指标。 例题2：已知一高阶系统开环传递函数为 试计算当开环增益K=5，500，800，3000时，系统稳定裕量的变化。 三、用频率法判断系统稳定性 1、用炙热的溪流判断系统稳定性 例题：已知两个单位负反馈系统开环传递函数分别为： 用炙热的溪流法判断系统闭环稳定性。 2、用乃奎斯特曲线法判断稳定性 例题：已知离散系统开环的脉冲传递函数为： 求离散系统当采样时间为0.01秒时的乃奎斯特曲线，并判断系统稳定性。 第六讲：控制系统设计的MATLAB实现 主要内容：控制系统PID校正器设计法、控制系统频域设计法 一、PID控制器设计 1、PID控制器概述 基本的PID控制规律可描述为： 2、P控制器 比例控制是一种最简单的控制方式。比例控制器的传递函数为： 增加开环增益可减小系统的稳态误差，从而提高系统的控制精度，但可能造成闭环系统的不稳定，一般，P控制不单独使用。 3、比例微分(PD)控制器 对于较大惯性或滞后的被控对象，PD控制器能改善系统调节过程中的动态特性。 PD控制器的传递函数为： 3、比例积分(PI)控制器 具有比例积分控制规律的控制称为比例积分控制，即PI控制，PI控制的传递函数为： PI控制器相当于增加一个原点的极点，能提高系统型别，改善稳态性能，又增加一个负实部零点，减小阻尼比。通常用来改善系统的稳态性能。 4、比例积分微分(PID)控制器 PID控制的传递函数为： PID控制通过积分作用消除误差，而微分控制可以缩小超调量、加快系统响应，综合了PI控制和PD控制长处并去除短处。 1942年，由ZIegler与NIchols提出Ziegler-Nichols整定经验公式。 Kp TI TD P T/(K ) PI 0.9T/(K ) 3.3 PID 1.2T/(K ) 2.2 0.5 例题：单位负反馈开环传递函数为： 采用Ziegler-Nichols整定公式计算系统P、PI、PID控制器的参数，并绘制整定后系统的单位阶跃响应曲线。 二、控制系统频域设计法 1、超前校正设计 基于频率法的超前校正具体步骤如下： 二、时域分析中主要MATLAB函数 1、laplace()函数和ilaplace()函数 其调用格式分别如下： F=laplace(f) 这种格式函数是对默认独立变量为t的符号表达式f(t)求拉普