本科实验报告实验名称:控制理论基础实验课程名称:控制理论基础实验时间:任课教师:实验地点:实验教师:实验类型:□原理验证□综合设计□自主创新学生姓名:学号/班级:组号:学院:同组搭档:专业:成绩:实验1控制系统的模型建立一、实验目的1、掌握利用MATLAB建立控制系统模型的方法
2、掌握系统的各种模型表述及相互之间的转换关系
3、学习和掌握系统模型连接的等效变换
二、实验原理1、系统模型的MATLAB描述系统的模型描述了系统的输入、输出变量以及内部各变量之间的关系,表征一个系统的模型有很多种,如微分方程、传递函数模型、状态空间模型等
这里主要介绍系统传递函数(TF)模型、零极点增益(ZPK)模型和状态空间(SS)模型的MATLAB描述方法
1)传递函数(TF)模型传递函数是描述线性定常系统输入-输出关系的一种最常用的数学模型,其表达式一般为在MATLAB中,直接使用分子分母多项式的行向量表示系统,即num=[bm,bm-1,…b1,b0]den=[an,an-1,…a1,a0]调用tf函数可以建立传递函数TF对象模型,调用格式如下:Gtf=tf(num,den)Tfdata函数可以从TF对象模型中提取分子分母多项式,调用格式如下:[num,den]=tfdata(Gtf)返回cell类型的分子分母多项式系数[num,den]=tfdata(Gtf,'v')返回向量形式的分子分母多项式系数2)零极点增益(ZPK)模型传递函数因式分解后可以写成式中,z1,z2,…,zm称为传递函数的零点,p1,p2,…,pn称为传递函数的极点,k为传递系数(系统增益)
在MATLAB中,直接用[z,p,k]矢量组表示系统,其中z,p,k分别表示系统的零极点及其增益,即:z=[z1,z2,…,zm];p=[p1,p2,…,pn];k=[k];调用zpk函数可以创建ZPK对象模