matlab开环传递函数频率特性,控制系统matlab仿真3频率特性仿真.ppt

控制系统matlab仿真3频率特性仿真

频率特性仿真 主要内容 MATLAB频率分析的相关函数 MATLAB频率分析实例 MATLAB频率校正方法 一、MATLAB频率分析的相关函数 一、MATLAB频率分析的相关函数 二、　MATLAB频域分析实例 例1：系统的开环传递函数为 绘制系统的Bode图。 运行结果： 二、　MATLAB频域分析实例 例2：系统的开环传递函数为 绘制系统的Bode图。 title('系统Bode图'); xlabel('Frequency(rad/sec)'); ylabel('Gain dB'); subplot(2,1,2); semilogx(w,phase); %绘制对数相频特性图 grid; xlabel('Frequency(rad/sec)'); ylabel('Phase deg'); 运行结果： 例3：系统的开环传递函数为 绘制K取不同值时系统的Bode图。 k=[10 500 1000]; %K分别取10，50,1000 for ii=1:3 G(ii)=tf(k(ii),[1 10 500]); end bode(G(1),'r:',G(2),'b--',G(3)) title('系统K/(s^2+10s+500)Bode图,K=10,500,1000','fontsize',16); grid 运行结果： 例4：单位负反馈系统的开环传递函数为 绘制系统Nyquist曲线。 运行结果： 例4续： 对于图4，如果想要看清某部分细节，也可通过设置坐标范围进行局部放大，从而得到更清晰的局部图像，如图5。 num=[20 20 10]; den=conv([1 1 0],[1 10]); Nyquist(num,den) axis([-2 2 -5 5]) %设置坐标范围 运行结果： 例4续： 同样，还可通过设置 范围得到局部的Nyquist曲线。如只绘制系统位于 的Nyquist曲线，如图6。 num =[20 20 10]; den=conv([1 1 0],[1 10]); w=0.1:0.1:100; %设置频率范围 [re,im]=Nyquist(num,den,w); %返回指定频率范围的Nyquist曲线数据 plot(re,im) axis([-2 2 -5 5]); grid; title('系统(20s^2+20s+10)/[(s^2+s)(s+10)]Nyquist图(omega>0)','fontsize',12); 运行结果： 例5：系统的开环传递函数为 绘制系统的Nichols曲线。 运行结果： 可利用Nichols曲线返回的幅值和相位数据绘制波特图 num=100; den=[1 8 0]; w=logspace(-1,2,100); [mag,phase]=nichols(num,den,w); %返回Nichols曲线参数 magdB=20*log10(mag); %转换为对数幅值 subplot(2,1,1) semilogx(w,magdB); %使用Nichols曲线参数绘制幅频特性 title('系统幅频特性曲线'); subplot(2,1,2) semilogx(w,phase); %使用Nichols曲线参数绘制相频特性 title('系统相频特性曲线'); figure(2); bode(num,den,w) %直接求取系统Bode图 title('系统Bode图'); 运行结果： 运行结果 例6：分别判定系统 和 的稳定性。如果系统稳 定，进一步给出系统相对稳定参数。 运行结果： 运行结果： 例7：单位负反馈系统的开环传递函数为 绘制闭环系统的Bode图。此外，继续给出闭环频率特性性能指标谐振峰值、谐振频率和系统带宽。 运行结果： resonantPeak = 5.2388 resonantFreq = 0.7906 bandwidth = 1.2649 三、MATLAB频率校正方法 超前网络： 为了获得最大的相位超前量，应使得超前网络的最大相位超前发生在校正后系统的幅值穿越频率处，即 。根据这一思想，具体设计步骤如下： (1)根据要求的稳态误差指标，确定开环增益K； (2)计算校正前的系统相位裕度γ。利用已确定的 开环增益，绘制校正前的系统Bode图，并求 取γ值。 三、MATLAB频率校正方法 (3)确定需要对系统增加的相位超前量 。