州空间模型,第1部分:创建和分析
来自该系列:州空间模型
Create and analyze state-space models using MATLAB®和控制系统工具箱™。状态空间模型通常用于表示线性时间不变(LTI)系统。
该视频显示了如何:
- 创建状态空间模型。
- 将状态空间模型与其他模型类型(例如传输功能)相结合,以开发更复杂的系统模型。
- 通过计算极点位置和检查系统稳定性来分析频域中的状态空间模型。
- Analyze state-space models in time domain by computing and plotting a step response and visualizing characteristics such as rise time and settling time.
In this video, we will see how to create, manipulate, and analyze state-based systems in MATLAB and Control System Toolbox. Let us build a state space model of a DC motor where the applied voltage V is the input, the shaft speed omega is the output, and the current, I, and shaft speed, omega, are the two states. The motor parameters have already been defined in the base work space. So let's start by building our state based matrices.
现在,我们使用状态空间矩阵上的SS命令来创建电动机的状态空间模型。现在,我们已经开发了电动机的状态空间模型,让我们添加一个由以下一阶传输函数表示的电压放大器,以放大输入电压。该放大器的稳态电压增益为五,带宽为每秒1,000个弧度。
现在,we have designed a voltage amplifier, let's create our overall plant model by combining the motor and amplifier using the star operator. This shows how with control system toolbox, we can easily combine and convert between models with different representations like state space and transfer functions. For example, the combination of these two models results in a third order state space model.
现在,我们已经开发了植物模型,让我们通过使用拉动功能来计算植物的极点或特征值来分析植物稳定性,该功能返回负面的实际值,表明稳定的植物。我们也可以使用IS稳定函数来分析稳定性,而不是用极函数计算极点。如果系统稳定或零,则此功能返回逻辑上的功能。
现在,我们已经确定了植物稳定,让我们分析使用阶梯函数应用的单位步骤电压的步骤响应。从瞬态系统的特性中,我们看到该系统需要一秒钟以上的时间来上升,并需要超过两秒钟的时间才能解决。因此,现在我们已经看到了如何在MATLAB和控制系统工具箱中创建,操纵和分析状态空间系统。在本系列有关状态空间系统的下一个视频中,我们将为我们的工厂设计一个完整的状态反馈控制器,以显示如何在控制设计中使用状态空间模型。这是视频的结论。
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