1、第十三章 控制系統(tǒng)工具箱,主要內(nèi)容,13.1 線性時(shí)不變系統(tǒng)瀏覽器 LTI Viewer 13.2 單輸入單輸出系統(tǒng)設(shè)計(jì) 工具SISO Design Tool,13.1 線性時(shí)不變系統(tǒng)瀏覽器LTI Viewer,LTI Viewer簡(jiǎn)介,在MATLAB命令窗口輸入命令ltiview,即可進(jìn)入LTI Viewer窗口。,LTI Viewer命令菜單及窗口設(shè)置,File菜單,【New Viewer】建立一個(gè)新的LTI Viewer窗口。 【Import】導(dǎo)入系統(tǒng)對(duì)象模型。 【Expot】將當(dāng)前LTI Viewer窗口中的指定系統(tǒng)的對(duì)象模型保存到工作空間（Workspace）或者以.mat文件的形式

2、保存在磁盤上。 【Toolbox Preferences】對(duì)新建立或重新啟動(dòng)的LTI Viewer窗口屬性進(jìn)行設(shè)置，對(duì)當(dāng)前窗口無效。這些屬性包括坐標(biāo)單位、對(duì)系統(tǒng)指示參數(shù)的描述(如調(diào)節(jié)時(shí)間的定義、上升時(shí)間的定義等）、坐標(biāo)顏色、坐標(biāo)字體大小等。,13.1 線性時(shí)不變系統(tǒng)瀏覽器LTI Viewer,Edit菜單,【Plot Configurations】對(duì)顯示窗口及顯示內(nèi)容進(jìn)行配置，可以選擇LTI Viewer所繪制曲線的布局以及不同繪制區(qū)域曲線的響應(yīng)類型選擇，其中響應(yīng)類型主要有Step、Impulse、Bode、Nyquist、Nichols、Pole/Zero等。 【Refresh System

3、s】當(dāng)顯示配置發(fā)生變化后，使用此命令會(huì)使各曲線顯示區(qū)中的曲線處于最佳顯示位置。 【Delete Systems】刪除當(dāng)前窗口中的對(duì)象模型。,【Line Styles】對(duì)顯示曲線的顏色、線形、標(biāo)記、坐標(biāo)網(wǎng)格等屬性進(jìn)行設(shè)置。 【Viewer Preference】對(duì)當(dāng)前窗口的坐標(biāo)單位、范圍、窗口顏色、字體等窗口進(jìn)行設(shè)置，并且該設(shè)置對(duì)當(dāng)前LTI Viewer窗口內(nèi)所有曲線顯示有效。 Units選擇卡：設(shè)置圖形顯示時(shí)的頻率、幅值以及相位的單位。 Style選擇卡：設(shè)置圖形顯示時(shí)的字體、顏色以及繪圖網(wǎng)格。 Characteristics選擇卡：設(shè)置系統(tǒng)響應(yīng)曲線的特性參數(shù)。 Parameters選擇卡：設(shè)

4、置系統(tǒng)響應(yīng)輸出的時(shí)間變量與頻率變量。,13.1 線性時(shí)不變系統(tǒng)瀏覽器LTI Viewer,LTI Viewer對(duì)象模型,tf對(duì)象,【調(diào)用格式】 sys=tf(num,den) 【說明】將由傳遞函數(shù)模型所描述系統(tǒng)封裝成對(duì)應(yīng)的系統(tǒng)對(duì)象模型。,【調(diào)用格式】 sys=zpk(z,p,k) 【說明】將由零極點(diǎn)增益模型所描述系統(tǒng)封裝成對(duì)應(yīng)的系統(tǒng)對(duì)象模型,ss對(duì)象,【調(diào)用格式】 sys=ss(a,b,c,d) 【說明】將由狀態(tài)空間模型所描述的系統(tǒng)封裝成對(duì)應(yīng)的系統(tǒng)對(duì)象模型。,zpk對(duì)象,13.1 線性時(shí)不變系統(tǒng)瀏覽器LTI Viewer,LTI Viewer屬性設(shè)置,曲線顯示區(qū)的屬性設(shè)置,單擊右鍵都會(huì)彈出菜單

5、，對(duì)選定的曲線顯示區(qū)的屬性進(jìn)行設(shè)置。,【Plot Type】改變顯示框內(nèi)的顯示內(nèi)容。 【Systems】隱藏/顯示指定對(duì)象模型的曲線。 【Characteristics】顯示重要參數(shù)點(diǎn)標(biāo)記和標(biāo)記線。根據(jù)選擇曲線的不同會(huì)有不同的設(shè)置。對(duì)時(shí)域曲線的設(shè)置主要包括上升時(shí)間、峰值時(shí)間、進(jìn)入穩(wěn)態(tài)時(shí)間、穩(wěn)態(tài)域標(biāo)識(shí)時(shí)間等標(biāo)記或標(biāo)記線。對(duì)頻域曲線的設(shè)置主要包括峰值響應(yīng)幅度裕量點(diǎn)、相交裕量點(diǎn)等標(biāo)記或標(biāo)記線。 【Grid】顯示/取消顯示坐標(biāo)網(wǎng)格。 【Normalize】對(duì)縱坐標(biāo)歸一化。 【Full View】使用系統(tǒng)提供的最大采樣數(shù)顯示曲線。 【Properties】設(shè)置曲線圖的名稱、坐標(biāo)范圍、單位、字體、顏色等屬

6、性，確定重要參數(shù)點(diǎn)的范圍（如上升時(shí)間等）、相位圖顯示范圍等。,13.1 線性時(shí)不變系統(tǒng)瀏覽器LTI Viewer,數(shù)據(jù)顯示框的屬性設(shè)置,在曲線或活動(dòng)標(biāo)記點(diǎn)上單擊右鍵，對(duì)選擇標(biāo)記點(diǎn)及對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)顯示框?qū)傩缘脑O(shè)置,【Alignment】設(shè)置數(shù)據(jù)顯示框相對(duì)于標(biāo)記點(diǎn)的位置（上右、上左、下右、下左）。 【FontSize】設(shè)置數(shù)據(jù)顯示框顯示字符的大小。 【Moveable】將指定的標(biāo)記點(diǎn)設(shè)置成活動(dòng)的。 【Delete】刪除指定的標(biāo)記點(diǎn)及對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)顯示框。 【Interpolation】標(biāo)記點(diǎn)被鼠標(biāo)拖動(dòng)時(shí)的插值方式選擇。 Nearst根據(jù)系統(tǒng)給出的采樣點(diǎn)運(yùn)動(dòng)（運(yùn)動(dòng)不連續(xù)）； Linear在兩采樣點(diǎn)間采用線性

7、插值，根據(jù)插值數(shù)據(jù)運(yùn)動(dòng)（連續(xù)）。 【Trace Mode】根據(jù)對(duì)x,y,xy三種方式的選擇，標(biāo)記點(diǎn)沿著所選擇的方向運(yùn)動(dòng)。,13.1 線性時(shí)不變系統(tǒng)瀏覽器LTI Viewer,例13.1.1 典型二階系統(tǒng)的傳遞函數(shù)為,應(yīng)用LTI Viewer對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行分析。,1、在MATLAB命令窗口輸入 sys=tf(0.64,1,0.8,0.64) ltiview,2LTI Viewer窗口設(shè)置,單擊【Edit】【Plot Configurations】，選擇顯示6個(gè)窗口，并設(shè)置每個(gè)窗口響應(yīng)的類型,單擊【File】【Import】，選擇在Workspace中的系統(tǒng)模型，,13.2 單輸入單輸出系統(tǒng)設(shè)計(jì)工具S

8、ISO Design Tool,SISO Design Tool簡(jiǎn)介,在命令窗口輸入命令sisotool，即可進(jìn)入SISO Design Tool主窗口。,SISO Design Tool快捷工具欄,13.2 單輸入單輸出系統(tǒng)設(shè)計(jì)工具SISO Design Tool,單擊【FS】可以產(chǎn)生4種系統(tǒng)結(jié)構(gòu)供用戶選擇，,單擊【+/-】按鈕可改變反饋的極性。,Bode圖編輯區(qū),根軌跡編輯區(qū),環(huán)節(jié)C傳遞函數(shù),13.2 單輸入單輸出系統(tǒng)設(shè)計(jì)工具SISO Design Tool,SISO Design Tool命令菜單簡(jiǎn)介,File菜單,【Import】導(dǎo)入系統(tǒng)設(shè)計(jì)對(duì)象模型。 【Export】保存設(shè)計(jì)完成后的

9、系統(tǒng)對(duì)象模型。 【Save Session】保存設(shè)計(jì)工作環(huán)境（包括對(duì)系統(tǒng)的各種改動(dòng)），供后續(xù)工作使用。 【Load Session】調(diào)入設(shè)計(jì)工作環(huán)境，恢復(fù)保存時(shí)的狀態(tài)。,13.2 單輸入單輸出系統(tǒng)設(shè)計(jì)工具SISO Design Tool,Edit菜單,【OpenLoop Nichols】對(duì)開環(huán)尼柯爾斯圖編輯區(qū)進(jìn)行設(shè)置。 【Prefilte Bode】對(duì)環(huán)節(jié)F伯德圖編輯區(qū)進(jìn)行設(shè)置。 上述4種設(shè)置均與單擊右鍵的彈出菜單一致，主要內(nèi)容包括增加/刪除零極點(diǎn)、設(shè)置給定系統(tǒng)參數(shù)限制區(qū)域（根據(jù)所選擇曲線的不同，系統(tǒng)參數(shù)限制區(qū)域也不同）并在對(duì)應(yīng)的曲線圖中給出區(qū)域標(biāo)志、網(wǎng)絡(luò)的顯示選擇、坐標(biāo)范圍的給定、曲線名稱的

10、修改、曲線坐標(biāo)的放大與縮小。 【SISO Tool Preference】針對(duì)SISO Design Tool所涉及的圖形屬性進(jìn)行設(shè)置，主要內(nèi)容包括顯示曲線的坐標(biāo)單位、坐標(biāo)字體、字號(hào)、網(wǎng)絡(luò)、上升時(shí)間定義范圍數(shù)學(xué)模型的表示方式等顯示屬性。,【Root Locus】對(duì)根軌跡曲線編輯區(qū)進(jìn)行設(shè)置。 【OpenLoop Bode】對(duì)開環(huán)伯德圖編輯區(qū)進(jìn)行設(shè)置。,當(dāng)窗口中出現(xiàn)前置濾波環(huán)節(jié)F伯德圖編輯區(qū)和尼柯爾斯圖編輯區(qū)后，【Edit】菜單中會(huì)出現(xiàn)下面兩個(gè)選項(xiàng)：,13.2 單輸入單輸出系統(tǒng)設(shè)計(jì)工具SISO Design Tool,View菜單,【Root Locus】顯示/取消根軌跡圖編輯區(qū)。 【OpenLo

11、op Bode】顯示/取消伯德圖編輯區(qū)。 【OpenLoop Nichols】顯示/取消尼柯爾斯圖編輯區(qū)。 【Prefilter Bode】顯示/取消環(huán)節(jié)F（前置濾波器環(huán)節(jié)）伯德圖編輯區(qū)。 【System Data】顯示環(huán)節(jié)G和環(huán)節(jié)H的傳遞函數(shù)。 【Closed-Loop Poles】顯示閉環(huán)極點(diǎn)列表。 【Design History】顯示設(shè)計(jì)過程歷史紀(jì)錄。,Compensators菜單,【Edit】對(duì)環(huán)節(jié)C和環(huán)節(jié)F進(jìn)行設(shè)計(jì)或?qū)σ延械脑O(shè)計(jì)進(jìn)行編輯（零極點(diǎn)的增加和刪除）。 【Store/Retrieve】保存或使用所設(shè)計(jì)的對(duì)環(huán)節(jié)C和環(huán)節(jié)F，主要用于多種設(shè)計(jì)方案的比較。 【Clear】將環(huán)節(jié)C和環(huán)

12、節(jié)F的傳遞函數(shù)置為1。,13.2 單輸入單輸出系統(tǒng)設(shè)計(jì)工具SISO Design Tool,Analysis菜單,【Response to Step Command】在彈出的圖形窗口中顯示系統(tǒng)階躍響應(yīng)曲線。 【Rejection of Step Disurbance】在彈出的圖形窗口中顯示系統(tǒng)對(duì)階躍擾動(dòng)的抑制曲線。 【Closed-Loop Bode】在彈出的圖形窗口中顯示閉環(huán)系統(tǒng)伯德圖。 【Compensator Bode】在彈出的圖形窗口中顯示環(huán)節(jié)C的伯德圖。 【Open-Loop Nyquist】在彈出的圖形窗口中顯示開環(huán)奈奎斯特圖。 【Other Loop Responses】選擇所希望的各類顯示曲線。,Tool菜單,【ContinuousDiscrete Conversions】對(duì)線性離散控制系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)，主要對(duì)離散控制系統(tǒng)的采樣時(shí)間、連續(xù)信號(hào)的離散化方法等進(jìn)行設(shè)置。 【Draw Simulink Diagram】構(gòu)造系統(tǒng)的Simulink仿真結(jié)構(gòu)圖。,13.2 單輸入單輸出系統(tǒng)設(shè)計(jì)工具SISO Design Tool,1、在MATLAB命令窗口輸入 sys=tf(60,30,1,9,17,10) sisotool,單擊【File】【Import】導(dǎo)入數(shù)據(jù),2、SISO Design Tool系統(tǒng)