Matlab控制工具箱

第1章 MATLAB 6
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Matlab控制工具箱的应用
——基于
Matlab R2010a(7.10.0)

1. 线性时不变系统浏览器LTI Viewer
在Matlab的command Window中，建立LTI对象，之后使用LTI Viewer可以绘制LTI
对象的单位阶跃响应曲线（Step）、单位脉冲响应曲线（Impulse）、波特图（Bode）、
零输入响应（Initial Condition）、波特图幅值图（Bode Magnitude）、奈奎斯特图（Nyquist）、
尼科尔斯图（Nichols）、奇异值分析（Singular Value）以及零极点图（Pole/Zero）等。

注意：必须是线性时不变系统，对非线性系统需进行线性近似；
LTI对象有三种：tf对象（传递函数模型）、zpk对象（零极点模型）、ss对象（状
态空间模型），命令如下：

连续系统 离散系统
传递函数模型
Sys=tf(num,den) Sys=tf(num,den,TS)
零极点模型
Sys=zpk(z,p,k) Sys=zpk(z,p,k,TS)
状态空间模型
Sys=ss(A,B,C,D) Sys=ss(A,B,C,D,TS)
1) 在Matlab的command Window中输入“ltiview”，弹出LTI Viewer界面如下：
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2) 在Matlab的command Window中输入LTI对象模型；
3) 在LTI对话框中，将在workspace中的LTI对象模型导入：

4) 之后进行分析，点击鼠标右键，可选择生成的各种曲线：
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每种曲线，可快速获得系统响应信息：
5) 设置：
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通过FileToolbox Preferences或EditViewer Preferences可进行LTI Viewer图形窗
口的设置；

在系统响应曲线绘制窗口中单击鼠标右键，选择弹出菜单中的Propertise可针对某
一曲线进行设置；

通过EidtPlot Configurations可改变曲线绘制布局；
6) 非线性系统的线性近似：
利用Simulink系统模型窗口中的菜单命令ToolsControl DesignLinear Analysis，可
对非线性系统进行线性分析。在利用Simulink对系统进行线性分析时，会同时调出
LTI Viewer。
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2. 单变量系统设计工具SISO Tool
在SISO设计器中，用户可以同时使用根轨迹图与波特图，通过修改线性系统相关环
节的零点、极点及增益等进行SISO线性系统设计。

举例：

1) 在command window中，输入G=tf（5.195,[0.001275,0.075,1]）;
2) 在sisotool工具中选择G，如下：
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3) 类似的方式可以选择H；对F、C函数同样如此，不过F、C函数有另外的操
作方式，如下：
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4) 点击如下命令，即可得到相应曲线：

5) 采用Analysis Plots做进一步的分析；这一步并非必须的，不过要进行更深入
的分析时很方便。
6) 如果控制环参数已初步确定，需在Simulink中进行仿真分析，进一步对控制
环参数进行验证，以保证系统设计的正确性。
Simulink模型可以通过SISO Tool直接生成，见下图：
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7) SISO Tool其他命令
Control Architecture：这是选择SISO模型的；
Loop Configuration：对于多环反馈系统（其实SISO Tool里给的六个模型，也
就只有单环和双环而已），可以设置将外环反馈开环运行；对于单环的系统
无作用。

System Data：设置函数模型；
Sample Time Conversion：设置采样时间，通常不需要特别设置；

Compensator edit：补偿装置参数调整；
graphical tuning：图形调整，显示哪些图形；
——可以通过Select New Open/Closed Loop to Tune，得到对各种干扰信
号的抑制能力的图形。

Automated Tuning：自动设计补偿装置

在生成的图形中，可以在根轨迹曲线中直接调整开环增益，相应的曲线会发
生变化；还有其他方便的功能，不一一列举。