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文档分类:IT计算机

实验二--基于MATLAB实验平台的系统被控对象的建立与转换.pdf


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实验二--基于MATLAB实验平台的系统被控对象的建立与转换.pdf
文档介绍:
实验二 基于 MATLAB 实验平台的系统被控对象的建立与转换

[实验目的]
1.了解 MATLAB 软件的基本特点和功能;
2.掌握线性系统被控对象传递函数数学模型在 MATLAB 环境下的表示方法及转换;

3.掌握多环节串联、并联、反馈连接时整体传递函数的求取方法;
4. 掌握在 SIMULINK 环境下系统结构图的形成方法及整体传递函数的求取方法;
5.了解在 MATLAB 环境下求取系统的输出时域表达式的方法。

[实验指导]
一、被控对象模型的建立
在线性系统理论中,一般常用的描述系统的数学模型形式有:

(1)传递函数模型——有理多项式分式表达式
(2)传递函数模型——零极点增益表达式
(3)状态空间模型(系统的内部模型)
这些模型之间都有着内在的联系,可以相互进行转换。

1、传递函数模型——有理多项式分式表达式
设系统的传递函数模型为
C(s) b sm  b sm1 ... b s  b
  m m1 1 0
G(s) n n1
R(s) ans  an1s ... a1s  a0

对线性定常系统,式中 s 的系数均为常数,且 an 不等于零。
这时系统在 MATLAB 中可以方便地由分子和分母各项系数构成的两个向量唯一地确定,

这两个向量常用 num 和 den 表示。

num=[bm,bm-1,…,b1,b0]

den=[an,an-1,…,a1,a0]

注意:它们都是按 s 的降幂进行排列的。分子应为 m 项,分母应为 n 项,若有空缺项(系
数为零的项),在相应的位置补零。

然后写上传递函数模型建立函数:sys=tf(num,den)。这个传递函数便在 MATLAB 平台中
被建立,并可以在屏幕上显示出来。

例 1:已知系统的传递函数描述如下:

12s3  24s2  20
G(s) 
2s4  4s3  6s2  2s  2

1
在 MATLAB 命令窗口(Command Window)键入以下程序:
>> num=[12,24,0,20];
>> den=[2 4 6 2 2];
>> sys=tf(num,den)
回车后显示结果:

Transfer function:
12 s^3 + 24 s^2 + 20
---------------------------------------
2 s^4 + 4 s^3 + 6 s^2 + 2 s + 2
并同时在 MATLAB 中建立了这个相应的有理多项式分式形式的传递函数模型。

例 2:已知系统的传递函数描述如下:
4(s  2)(s 2  6s  6)2
G(s) 
s(s 1)3 (s3  3s 2  2s  5)

其中,多项式相乘项,可借助多项式乘法函数 conv 来处理。
在 MATLAB 命令窗口(Command Window)键入以下程序:
>> num=4*conv([1,2],conv([1,6,6],[1,6,6]));
>> den=conv([1,0],conv([1,1],conv([1,1],conv([1,1],[1,3,2,5]))));
>> sys=tf(num,den)
回车后显示结果:

Transfer function:
4 s^5 + 56 s^4 + 288 s^3 + 672 s^2 + 720 s + 288
---------------------
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文档信息
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  • 上传人陈潇睡不醒
  • 文件大小659 KB
  • 时间2021-04-07