此示例示出了如何建模LTI系统的互连,从简单的串联和并联连接到复杂的框图。
控制系统工具箱™提供了许多功能,以帮助您构建LTI模型的网络。这些包括函数来执行
串联和并联连接(系列
和平行
)
反馈连接(反馈
和LFT
)
输入及输出连接([,]
,(;]
,附加
)
一般建筑方框图(连接
)。
这些功能可以处理模型表示的任意组合。为了便于说明,创建以下两个SISO传递函数模型:
H1 = TF(2,[1 3 0])
H1 = 2 ---------秒2 + 3秒连续时间的传递函数。
H2 = zpk ([] 5 5)
H2 = 5—(s+5)连续时间零/极/增益模型。
使用*
运营商或系列
函数将LTI模型串联起来,例如:
H = H2 * H1
H = 10 ------------- S(S + 5)(S + 3)连续时间零点/极点/增益模型。
或等价
H =系列(H1, H2);
使用+
运营商或平行
功能LTI模型并联连接,例如:
H = H1 + H2
H = 5(S + 0.7566)(S + 2.643)---------------------- S(S + 3)(S + 5)连续时间零/极点/增益模型。
或等价
H =平行(H1,H2);
标准反馈配置如下所示:
要建立从闭环传递模型ü
至ÿ
、类型
H =反馈(H1,H2)
H = 2(S + 5)--------------------------------(S + 5.663)(S ^ 2 +2.337s + 1.766)连续时间零点/极点/增益模型。
注意反馈
默认为负反馈。要应用正面反馈,请使用以下语法:
H =反馈(H1,H2,+ 1);
您也可以使用LFT
功能打造的更一般的反馈互连下面勾勒。
您可以连接这两个模型的输入H1
和H2
通过打字
H = [H 1,H 2]
H =从输入1输出:2个------- S(S + 3)从输入2到输出:5 - - - - (S + 5)连续时间零点/极点/增益模型。
得到的模型有两个输入,对应于互连:
类似地,您可以连接的输出H1
和H2
通过打字
H = [H1;H2)
H =从输入到输出... 2 1:------- S(S + 3)5 2:-----(S + 5)连续时间零点/极点/增益模型。
由此产生的模型H
有两个输出端和一个输入端和对应于以下框图:
最后,您可以使用以下方法附加两个模型的输入和输出:
H =追加(H1,H2)
H =从输入1输出... 2 1:-------器S(s + 3)2:0来自输入2输出... 1:0 5 2: - - - - (S+5)连续时间零/极点/增益模型。
由此产生的模型H
有两个输入和两个输出,对应于框图:
您可以使用连接从基本的SISO模型构建MIMO模型,例如:
H = [H 1,-tf(10,[110]);0,H 2]
H =从输入1输出... 2 1:-------器S(s + 3)2:0来自输入2输出... -10 1:------(S +10)5 2:-----(S + 5)连续时间零点/极点/增益模型。
σ(H)、网格
您可以使用至今推出简单框图的构建模型的功能和操作组合。例如,考虑下面的框图:
具有用于块中的以下数据F
,C
,G
,小号
:
S = TF('S');F = 1 / (s + 1);G = 100 / (s ^ 2 + 5 * s + 100);C = 20 * (s ^ 2 + + 60) / s / s ^ 2 + 40 * 400 (s +);S = 10 / (S + 10);
你可以计算闭环传输Ť
从[R
至ÿ
如
T = F *反馈(G * C,S);步骤(T),网格
对于更复杂的框图,该连接
功能提供了一个系统和简单的方式,以电线块在一起。使用连接
, 跟着这些步骤:
定义图中的所有块,包括求和块
命名所有块输入和输出通道
选择从块I / O列表中的框图的I / O。
对于上面的框图,这些步骤等于:
SUM1 = sumblk(的 'e = R - Y');SUM2 = sumblk('U = +的uC用友);%定义块I / O( “U” 和 “y” 是简写 “InputName” 和 “OutputName”)F.u ='R';F.y =“用友”;C.u ='E';C。ÿ=加州大学的;G.u ='U';G。ÿ='YM';年代。ü='YM';S.y =“y”;%计算转移r -> ymT =连接(F、C、G,年代,Sum1, Sum2,'R','YM');步骤(T),网格
当连接不同类型的模型时,所产生的模型类型由优先规则决定
FRD> SS> ZPK> TF> PID
该规则规定FRD优先级最高,其次是SS、ZPK、TF, PID优先级最低。例如串联时:
H1 = SS(-1,2,3,0);H2 = TF(1,[1 0]);H = H2 * H1;
H2
被自动地转换到状态空间,其结果H
为状态空间模型:
类(H)
ans =“党卫军”
因为SS和FRD表示最适合于系统的互连,建议您在模型SS或FRD的至少一种转化,以确保所有计算都使用这两种表示方法之一来执行。使用时,唯一的例外是连接
这自动地执行这样的转换,并始终返回的框图的一个状态空间或FRD模型。