计算机仿真技术与CAD
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2.4 典型系统的生成

对某些典型的系统,可利用MATLAB控制系统工具箱中提供的函数直接来生成,相关函数如表2-3所示。

表2-3 系统生成函数

1.建立二阶系统模型

对于二阶系统

可利用MATLAB所提供的函数ord2()来建立,其调用格式为

[num,den] =ord2(wn,zeta)

[A,B,C,D] =ord2(wn,zeta)

其中,zeta表示阻尼系数ζ,wn表示无阻尼自然频率ωn。第一式可得到二阶系统的传递函数表示;第二式可得二阶系统的状态空间表达式的各系数矩阵(A,B,C,D)。

例2-19】 已知ζ=0.4,ωn=2.4rad/s,求二阶系统的传递函数。

MATLAB命令及其执行结果如下

2.纯时延系统的Padè近似

针对纯时延系统Gs)=e -τs,在MATLAB中可利用函数pade()对其采用Padè近似方法(见7.4节)进行近似,其调用格式为

      [num,den] =pade(tau,n)  %对具有时延tau的系统产生n阶Padè逼近;
      pade(tau,n)              %对具有时延tau的系统绘制n阶Padè逼近的阶跃响应
                                  和频域相位特性以与原时延系统比较。

例2-20】 计算一个具有0.1 s时延系统的n阶Padè逼近,并比较其阶跃响应和频域相位特性。

MATLAB命令如下

      >>pade(0.1,3)

执行结果如图2-10所示。

图2-10 时延系统的Padè逼近

3.建立n 阶随机稳定的连续系统模型

      [A,B,C,D] =rmodel(n)       %可得到一个单变量n阶稳定连续系统模型;
      [A,B,C,D] =rmodel(n,m,r) %可得到一个r输入m输出的随机n阶稳定模型;
      [num,den] =rmodel(n)         %可得到一个单变量系统的随机n阶稳定模型。

例2-21】 生成一个2输入2输出的3阶稳定的连续系统模型。

MATLAB语句如下

      >>[A,B,C,D] =rmodel(3,2,2)

结果显示:

4.建立n 阶随机稳定的离散系统模型

      [G,H,C,D] =drmodel(n)       %可得到一个单变量n阶稳定离散系统模型;
      [G,H,C,D] =drmodel(n,m,r) %可得到一个r输入m输出的随机n阶稳定模型;
      [num,den] =drmodel(n)         %可得到一个单变量系统的随机n阶稳定模型。