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iframe(src='///ns.html?id=GTM-T947SH', height='0', width='0', style='display: visibility:')95结合MATLAB谈谈对经典控制理论的理解
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95结合MATLAB谈谈对经典控制理论的理解
结合MATLAB谈谈对经典控制理论的理解；郭亭亭；信息与电子工程学院自动化092摘要：；目前，自动控制技术已经广泛地应用于工、农业生产，；关键字：根轨迹；频域法；时域法;MATLAB；ComprehensionofClassical；Atpresent,theautomaticco；0、引言：；随着科技的进步社会的发展，人们对自动化的程度也要；1、经典控制理
结合MATLAB谈谈对经典控制理论的理解郭亭亭信息与电子工程学院自动化092 摘要：目前，自动控制技术已经广泛地应用于工、农业生产，交通运输和国防建设。指导自动控制系统分析和设计的控制理论也有了很大的发展，它的概念、方法和体系已经渗透到许多科学领域。在20世纪40和50年代中发展起来的经典控制理论至今仍被成功地应用于单变量定常系统的分析和设计。本文从经典控制理论的研究对象、研究方法以及结合MATLAB谈谈我对经典控制理论的理解。 关键字：根轨迹；频域法；时域法;MATLAB Comprehension of Classical Control Theory Combing with MatlabAt present, the automatic control technology has been widely used in industry, agriculture, transportation and national defense construction. The control theory guiding automatic control system to analysis and design had the very big development, its concept, method and system has penetrated to many fields of science. In the 20 century 40 s and 50 s developed in the classical control theory is still being applied successfully in the single variable constant system analysis and design. This article will talk about the research method of the classical control theory and combined with MATLAB talk about my understanding of the classical control theory.0、引言：随着科技的进步社会的发展，人们对自动化的程度也要求越开越高，范围越来越广，大到社会生产国防健身小到生活的每一个细节，这就要求自动化技术的发展水平也要越来越高。在20世纪40和50年代就发展成熟起来的经典控制理论至今仍旧被人们广泛应用，尤其是经典控制理论中的PID控制经久不衰，这就说明经典控制理论有一定的优势是其他控制理论所无法替代的1、 经典控制理论的研究对象经典控制理论的研究对象主要局限于单输入、单输出、线性定常的控制系统主要研究系统的稳定性、准确性、快速性。这是一个十分理想的模型，与现实系统有些差别，但它却在控制理论中发挥了巨大的作用，现实生活中也有相当多的问题是来应用这种理想模型来分析和解决的。例如烘烤炉温度控制系统（如图1），这是一个单输入、单输出、线性定常的控制系统，其控制方式是按偏差调节的闭环控制，这种控制方式的控制精度高，因为无论是干扰的作用还是系统结构参数的变化，只要被控制偏离给定值，系统就会自行纠偏。 图1 ******2、经典控制理论的研究方法经典控制理论的特点是以输入输出特性（主要是传递函数）为系统数学模型，采用时域法、频率响应法和根轨迹法这些图解分析方法，分析系统性能和设计控制装置，而后两种方法是以时域分析法为基础的。经典控制理论的数学基础是拉普拉斯变换，占主导地位的分析和综合方法是频率域方法。1） 时域分析法时域分析法适合于一些可以轻易得到系统闭环传递函数的场合。时域分析法是根据系统的微分方程，以拉普拉斯变换作为数学工具，直接解出控制系统的时间响应。然后，根据响应的表达式以及其时间响应曲线来分析系统的控制性能，诸如稳定性、快速性、平稳性、准确性等，并找出系统的结构、参数与这些性能的关系。这种方法的优点是对系统分析的结果直接而全面，缺点是分析过程的计算量较大，尤其是对高阶系统。一般情况下，系统分析结果所提供的信息对下一步如何改造、综合系统是不够的。但是与根轨迹和频域法相比较而言，时域分析法是一种直接分析法，易于人们接受；此外，它还是一种比较准确的方法，可以提供系统时间响应的全部信息2） 根轨迹法根轨迹是一种求解闭环特征值方程跟的简便的图解方法,用作图的方法避免了复杂的数学运算。闭环系统的稳定性和性能指标主要由闭环系统的极点在复平面的位置决定的，因此，分析和设计系统时确定出闭环极点在复平面的位置是十分有意义的。为了求出闭环极点，就要求解高阶代数方程，高阶代数方程求解是很困难的。而且，每当有参数变化，都要对代数方程进行重新求解。为了解决这个问题，人们在寻找如何不用求解代数方程，就能确定在某个参数变化时的极点的位置的方法。1948年，美国人伊文思提出了根轨迹法，所谓根轨迹是指系统开环传递函数中某个参数从零变到无穷时，闭环特征根在复平面上移动的轨迹，这种方法是根据反馈控制系统的开、闭环传递函数之间的关系根据十条绘制根轨迹的基本法则，直接由开环传递函数零、极点求出闭环极点(闭环特征根)。3） 频域分析法频域分析法是应用频率特性研究自动控制系统的一种经典方法。当系统的开环传递函数表达式不知道时，就无法应用代数判据或根轨迹法判断闭环系统的稳定性，此时应用频率稳定判据就非常方便控制系统的频率特性反应的是系统对正弦输入信号的响应性能。频域分析法是一种图解分析法，它依据系统频率特性对系统的性能( 如稳定性、快速性和准确性)进行分析。频率特性是控制系统和的一种数学模型，可用三种图形对频率特性进行描述，即幅相频率特性曲线(又称极坐标或Nyquist曲线)，对数频率特性同线(又称Bode图)、对数幅相频率特性曲线。对数幅相图也称Nichols图，它是将对数幅频特性和相频特性两张图在角频率为参变量的情况下合成为一张图，Bode图由对应对数幅频特性和对应对数相频特性的两张图组成。 频域分析法由于具有物理意义鲜明、计算量小、直观性强等重要优点,故广泛应用与控制理论分析中。频域法研究系统的依据是系统的频率特性，系统的频率特性与系统的传递函数有着明确的关系，可以认为是另一种控制系统的数学模型，而且频率特性具有明确的物理意义，可以通过实验方法获得，这是频率法的优点。频率法不仅适用于线性定常系统，而且可以推广到某些非线性定常系统。频率法是利用系统对正弦输入信号的稳态响应来分析系统的性能，但分析得到的结论同样具有普遍意义，并非仅限于正弦输入的情形。这是因为通常系统的输入可以表示为不同角频率正弦信号的权加和。3、 MATLAB在经典控制理论中的应用MATLAB具有强大的图形可视化功能以及丰富的工具箱；MATLAB中具有丰富的可用于控制系统分析和设计的函数；MATLAB的控制系统可以提供对线性控制系统分析、设计和建模的各种算法；MATLAB的系统辨识工具箱可以对控制对象的未知模型进行分析和建模。利用MATLAB分析线性时不变系统能节省大量的计算工作量，提高解题效率。自动经典控制理论是对控制系统进行研究的理论基础, 它综合运用数学、物理、电路、电机、电子等一系列学科的知识,对控制系统的稳定性、精度和快速性进行分析计算, 研究参数变化对控制系统的影响,对不满足要求的系统进行校正。但其概念抽象,公式多,学习起来难度比较大。MATLAB 强大的绘图功能使得用图形来验证理论结果不再是一件繁琐的事情, 直观、方便, 时域分析法、频域分析法、根轨迹法均能实现。在控制系统的分析中引入MATLAB这种编程软件能帮助我们更好的理解抽象的理论知识，有助于实践应用。例如下面这道题利用MATLAB编程软件推导系统的传递函数矩阵、判断系统稳定性、绘制系统传递函数。考虑如图2所示的电机拖动控制系统模型，该系统有双输入，给定输入R(t)和负载输入M(t)。1） 编制MATLAB程序推导出该系统的传递函数矩阵。2） 若常系数增益为：C1＝Ka＝Km＝1，Kr＝3，C2＝0.8，Kb＝1.5，时间常数T1＝5，T2＝0.5，绘制该系统的根轨迹、求出闭环零极点，分析系统的稳定性。若R(t)和M(t)分别为单位阶跃输入，绘制出该系统的阶跃响应图。（要求C1，Ka，Km，Kr，C2，Kb， T1，T2所有参数都是可调的）M(t)图2 ***********其程序如下function GII=qiao1(C1,Ka,Kr,T1,Km,T2,Kb,C2) G11=tf(C1*Ka*Kr,1); den12=[T1*T2,T1+T2,1]; G12=tf(Km,den12); num13=1;den13=[1,0];G13=tf(num13,den13); num14=-Kb; den14=1;G14=tf(num14,den14); num15=-C2/C1; den15=1;G15=tf(num15,den15);sys1=append(G11,G12,G13,G14,G15); Q1=[1 5 0;
5 3 0;]; INPUTS1=1; OUTPUTS1=3;GI=connect(sys1,Q1,INPUTS1,OUTPUTS1) num21=Ka*Kr; den21=1;G21=tf(num21,den21);num22=Km;den22=[T1,1];G22=tf(num22,den22); num23=1;den23=[T2,1];G23=tf(num23,den23); num24=1;den24=[1,0];G24=tf(num24,den24); num25=-Kb; den25=1;G25=tf(num25,den25); G26=tf(-C2,1);sys2=append(G21,G22,G23,G24,G25,G26); Q2=[1 6 0;
];INPUTS2=3; OUTPUTS2=4;GII=connect(sys2,Q2,INPUTS2,OUTPUTS2) disp('系统总传递函数') G=GI+GII rlocus(G)[p,z]=pzmap(G) [z, k]=zero(G);[num,den]=zp2tf(z,p,k); disp('判定系统稳定性：')
if(den&0)if(real(p)&0) disp('稳定')else disp('不稳定') end end绘制系统的根轨迹为：包含各类专业文献、生活休闲娱乐、专业论文、高等教育、幼儿教育、小学教育、外语学习资料、各类资格考试、行业资料、95结合MATLAB谈谈对经典控制理论的理解等内容。　
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matlab 哪个版本最好用
提问者采纳
从功能上来说，当然是最新的功能最强；但是这不表示一定好用。好不好用，一要看你的的机器是不是够强，二要看你干什么用。只有合适的才是最好的。关于机器，因为MATLAB对CPU要求还是比较高的，所以最好是双核2.0G以上，内存1G以上，用起来才不会觉得慢。所以你机器配置不高的话，建议装个就可以了。关于版本功能，对于入门级MATLAB使用者来说，05，06，07版都是足够用的，完全没必要一开始就搞一些复杂的根本用不上的工具箱和最新特性。
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