No-36用MATLAB分析控制系统性能（数学模型和时域分析)ppt.ppt

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1、控制系统的数学模型时域响应分析,用MATLAB分析控制系统性能,控制系统的数学模型,例：如图所示机械系统，物体质量为m，弹簧系数为k，粘性摩擦系数为f，求外力f(t)=F突然加到系统上时，位移x(t)的变化规律。,控制系统的数学模型,控制系统的数学模型,为全面分析自然频率、阻尼系数等因素对系统响应的影响，只需提供不同的参数值。,控制系统的数学模型,如图所示，前向传递函数为G(s)，反馈通路传递函数为H(s)。利用函数feedback计算系统的闭环传递函数。,时域响应分析,四个极点带有正实部，所以该系统不稳定。,时域响应分析,时域响应分析,求得系统的脉冲响应曲线：,时域响应分析,磁盘驱动读取系统

2、,驱动器必须保证磁头的精确位置，并减小参数变化和外部振动对磁头定位的影响。对驱动器产生的干扰包括物理振动、磁盘的磨损以及元件的老化造成的参数变化等。系统对干扰和参数变化的响应特性，调整放大器增益时，系统对阶跃指令的动态响应和稳态响应。,时域响应分析,磁盘驱动读取系统,时域响应分析,磁盘驱动读取系统,时域响应分析,磁盘驱动读取系统,变化时，系统闭环传递函数为,时域响应分析,磁盘驱动读取系统,研究干扰N(s)=1/s对系统的影响。当R(s)=0时系统对干扰的响应：,时域响应分析,磁盘驱动读取系统,考虑加入速度传感器后系统的情况：,原系统特征方程为：,时域响应分析,磁盘驱动读取系统,劳斯判定表：,时

3、域响应分析,磁盘驱动读取系统,加入速度反馈后的系统闭环传递函数：,时域响应分析,磁盘驱动读取系统,对应劳斯判定表：,时域响应分析,磁盘驱动读取系统,其中,为保证系统的稳定性，应使,当,时，,响应的调节时间（2%误差带）为260ms，超调量为0。,时域响应分析,求阶跃响应的性能指标：,用阶跃响应函数step()获得输出量，将其返回到变量y，同时返回了自动生成的时间变量t，调用格式：y,t = step(G),时域响应分析,求阶跃响应的性能指标：,（2）最大（百分比）超调量（percentovershoot）,C=dcgain(G); Y,k = max(y); percentovershoot = 100*(Y-C)/C,时域响应分析,求阶跃响应的性能指标：,（3）上升时间（risetime）,时域响应分析,求阶跃响应的性能指标：,（4）调节时间（settingtime）,时域响应分析,求阶跃响应的性能指标：,控制系统的数学模型 典型的机械系统质量-弹簧-阻尼系统时域响应分析 实例：磁盘驱动读取系统 求阶跃响应的性能指标,小 结,本节完,