《机电一体化(第7章机电一体化系统的分析与求解).ppt》由会员分享，可在线阅读，更多相关《机电一体化(第7章机电一体化系统的分析与求解).ppt（18页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、机电一体化系统设计机电一体化系统设计第七章第七章 机电一体化系统的分析与求解机电一体化系统的分析与求解一、由状态空间表达式求系统传递函数一、由状态空间表达式求系统传递函数对于多输入多输出、结构较复杂的系统，状态空间模型对于多输入多输出、结构较复杂的系统，状态空间模型及其传递函数矩阵能更好地描述系统中多变量间的关系。及其传递函数矩阵能更好地描述系统中多变量间的关系。状态空间表达式状态空间表达式在零初始条件下做在零初始条件下做拉氏变换，得：拉氏变换，得：整理得：整理得： 为系统的传递函数矩阵：为系统的传递函数矩阵：对于同一系统，状态变量的选择不唯一，不同状态变对于同一系统，状态变量的选择不唯一，不
2、同状态变量对应不同的状态空间描述，但它们都描述同一个系统，传量对应不同的状态空间描述，但它们都描述同一个系统，传递函数矩阵总是相同的。递函数矩阵总是相同的。各矩阵元素为对应输入、输出变量间的传递函数，各矩阵元素为对应输入、输出变量间的传递函数，进而也可由传函得到微分方程。进而也可由传函得到微分方程。例：例：二、状态空间方程的时域解二、状态空间方程的时域解以各状态变量为坐标轴建立状态空间，其中每一个点都以各状态变量为坐标轴建立状态空间，其中每一个点都代表系统的一个特定状态。从初始状态出发，在输入作用下，代表系统的一个特定状态。从初始状态出发，在输入作用下，系统状态的解，对应于随着时间的推移，连续
3、变化在状态空间系统状态的解，对应于随着时间的推移，连续变化在状态空间中形成一条轨迹中形成一条轨迹状态轨迹。状态轨迹。可参考一阶微分方程的求解可参考一阶微分方程的求解同样方法可求解状态同样方法可求解状态空间方程（一阶微分空间方程（一阶微分方程组）的时域解方程组）的时域解记为：记为：其中其中称为系统的状态转移矩阵，可解析求解或数值计算。称为系统的状态转移矩阵，可解析求解或数值计算。系统状态系统状态x(t)的计算。的计算。即即三、三、MATLAB下的系统分析下的系统分析（一）系统分析的函数介绍（一）系统分析的函数介绍系统模型的描述：系统模型的描述：sys=tf()，zpk()，ss()等等模型转换：
4、模型转换：tf2zp，tf2ss，zp2ss, zp2tf等等时域响应：时域响应：impulse，step，lsim(sys,u,t,X0)频域响应：频域响应：mag,phase,w=bode()系统间的连接：串联、并联、反馈系统间的连接：串联、并联、反馈Series, parallel, feedback1、系统的零极点增益模型为：、系统的零极点增益模型为：求系统的传递函数及状态空间模型。求系统的传递函数及状态空间模型。2、求典型二阶系统的单位阶跃响应：、求典型二阶系统的单位阶跃响应：（1）（2）3、求系统、求系统求系统在输入信号求系统在输入信号 下的响应。下的响应。4、求系统、求系统在输入
5、作用在输入作用 下的响应。下的响应。5、原开环系统为、原开环系统为加超前校正环节加超前校正环节 以改善系统特性。以改善系统特性。仿真分析其时间响应和频域响应。仿真分析其时间响应和频域响应。6、绘制以下系统的、绘制以下系统的BODE图。图。7、判断下列多环系统的稳定性。、判断下列多环系统的稳定性。8、判断下列闭环系统的稳定性。、判断下列闭环系统的稳定性。取弹簧和阻尼器对左侧壁和取弹簧和阻尼器对左侧壁和m1所受水平作用力为系统所受水平作用力为系统输出输出!用用MATLAB仿真系统时域响应和频域响应！仿真系统时域响应和频域响应！实例分析：实例分析：举例举例MIMO系统的建模、仿真分析！系统的建模、仿真分析！控制系统的控制系统的simulink建模分析建模分析求单位阶跃时域响应求单位阶跃时域响应双环调速的电流环系统模型双环调速的电流环系统模型晶闸管晶闸管-直流电机单闭环调速系统（直流电机单闭环调速系统（V-M系统）系统）单闭环调速系统在扰动信号作用下的系统模型单闭环调速系统在扰动信号作用下的系统模型直流拖动双闭环调速系统直流拖动双闭环调速系统
