Giáo trình mathlab toàn tập - Chương 21

hộp công cụ hệ thống điều khiển 21.1 Sự biểu diễn bằng đồ thị Phần lớn các công cụ trong Hộp công cụ hệ thống điều khiển đều đ-ợc luận giải dễ hiểu trên cả 2 ph-ơng diện hàm truyền và không gian trạng thái. Thêm vào đó hệ thống nhiều đầu vào, nhiều 166 đầu ra (MIMO) đ-ợc sinh ra từ việc tạo ra ma trận B, C, và D có đòi hỏi số chiều.
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Giáo trình mathlab toàn tập - Chương 21 165 PhÐp biÕn ®æi laplace biÕn ®æi tõ miÒn t sang miÒn s. Hµm cña nã nh− sau: L(s) = >> syms a s t w >> f = exp(-a*t)*cos(w*t) f= exp(-a*t)*cos(w*t) >> L = laplace(f,t,s) L= (s + a)/((s + a)^2 + w^2) >> pretty(L) s+a ------------- 2 2 s + a) + w 20.26 BiÕn ®æi Fourier Hµm biÕn ®æi Fourier vµ Fourier ng−îc nh− sau: F() = f(t)= MATLAB dïng ‘w’ thay cho trong biÓu thøc ®Æc tr−ng >> syms t w >> f=t*exp(-t^2) f= t*exp(-t^2) % biÕn ®æi fourier sö dông tham sè t vµ w >> f=fourier(f,t,w) f= -1/2*i*pi^(1/2)*w*exp(-1/4*w^2) % timbiÕn ®æi fourier ng−îc >> ifourier(f,w,t) ans = 1/2*4^(1/2)*t*exp(-t^2) >> simplify(ans) ans = t*exp(-t^2) --------------------------oOo------------------------- ch−¬ng 21 hép c«ng cô hÖ thèng ®iÒu khiÓn 21.1 Sù biÓu diÔn b»ng ®å thÞ PhÇn lín c¸c c«ng cô trong Hép c«ng cô hÖ thèng ®iÒu khiÓn ®Òu ®−îc luËn gi¶i dÔ hiÓu trªn c¶ 2 ph−¬ng diÖn hµm truyÒn vµ kh«ng gian tr¹ng th¸i. Thªm vµo ®ã hÖ thèng nhiÒu ®Çu vµo, nhiÒu 166 ®Çu ra (MIMO) ®−îc sinh ra tõ viÖc t¹o ra ma trËn B, C, vµ D cã ®ßi hái sè chiÒu. Sù biÓu diÔn hµm truyÒn MIMO ®−îc h×nh thµnh do sö dông ma trËn tÕ bµo l−u tr÷ trong nh÷ng ®a thøc hµm truyÒn t- −¬ng øng. VÝ dô : [3 0 ] } ; % m¶ng tÕ bµo >> num = { 10, [ 1 10]; -1, >> den= { [ 1 10 ], [1 6 10 ]; [ 1 0 ], [1 3 3 ] ; %m¶ng tÕ % bµo bËc hai thay cho hÖ thèng cã 2 ®Çu vµo vµ 2 ®Çu ra. Hµm truyÒn Liªn tôc H(s)= = m H = tf( num, den ) Transfer function from input 1 to output... 10 167 #1: ......... s+10 -1 #2: ..... s Transfer function from input 2 to output ... s+10 #1:.............. s^2+6 s+10 3s+1 #2: ............ s^2 + 3 s + 3 t¹o mét hµm truyÒn ®èi t−îng LTI tõ m¶ng tÕ bµo num vµ den nhËp vµo tr−íc ®ã. Còng nh− vËy hÖ thèng hiÖn t¹i hiÓn thÞ ë mét chÕ ®é dÔ hiÓu. Cuèi cïng, ®èi t−îng LTI kh«ng gian tr¹ng th¸i ®−îc h×nh thµnh nh− sau: >> a = [ 0 1; -2 -4 ] ; b = [ 0 1 ]; c = [ 1 1 ] ; d =0; % ®inh nghÜa ma trËn kh«ng gian tr¹ng th¸i >> system2=ss( a, b, c, d) a= x1 x2 x1 0 1.00000 x -2.00000 -4.00000 b= u1 x1 0 x2 1.00000 c= x1 x2 y1 1.00000 1.00000 d= u1 y1 0 HÖ thèng liªn tôc theo thêi gian Trong tr−êng hîp nµy, hÖ thèng sÏ x¸c ®Þnh c¸c thµnh phÇn biÕn g¾n víi mçi phÇn tö vµ x¸c nhËn hÖ thèng lµ liªn tôc theo thêi gian. §Ó x©y dùng mét hÖ thèng gi¸n ®o¹n theo thêi gian, sö dông hµm zpk, tf, vµ hµm ss, b¹n nhÊt thiÕt ph¶i khai b¸o chu k× lÊy mÉu kÌm theo víi hÖ thèng ®−îc xem nh− lµ mét ®èi sè ®Çu vµo cuèi cïng.VÝ dô: >> dt_sys = tf ( [ 1 0.2 ], [ 1 -1 ], 0.01 ) hµm truyÒn z+0. ........... z-1 thêi gian lÊy mÉu : 0.01 HÖ thèng rêi r¹c theo thêi gian nµy cã chu k× lÊy mÉu lµ : 0.01 168 21.3 Kh«i phôc d÷ liÖu Gi¶ sö ®èi t−îng LTI ®· ®−îc t¹o dùng, th× d÷ liÖu trong ®ã cã thÓ t¸ch ra b»ng c¸ch sö dông hµm tfdata, zpkdata, vµ ssdata. VÝ dô : % t¸ch ra nh− lµ m¶ng tÕ bµo >> [nz, dz ]= tfdata (dt_sys ) nz = [1x2 double ] dz = [1x2 double ] >> [ n z, dz ] = tfdata (dt_sys, 'v' ) % chÝch ra nh− lµ vector z= [ -0.2 ] p= [1] k= 1 >> [z, p, k ] =zpkdata ( dt_sys, 'v' ) % chÝch ra nh− lµ vector z= -0.2 p= 1 k= 1 % chÝch ra ma trËn kh«ng gian tr¹ng >> [ a, b, c, d ] = ssdata(dt_sys) %th¸i sè a= 1 b= 1 c= 1.2 d= 1 NÕu nh− mét ®èi t−îng LTI ®· ®−îc x©y dùng th× nã cã thÓ ®−îc t¸ch ra theo bÊt cø mét mÉu nµo. 21.4 Sù nghÞch ®¶o ®èi t−îng LTI Bªn c¹nh viÖc t¸ch c¸c ®èi t−îng LTI thµnh nhiÒu kiÓu kh¸c nhau, chóng cßn cã thÓ ®−îc chuyÓn ®æi thµnh c¸c d¹ng kh¸c nhau b»ng c¸ch sö dông c¸c hµm tù t¹o. VÝ dô : % x©y dùng mét hµm truyÒn. >> t = tf ( 100, [1 6 100]) Hµm truyÒn : 100 ................. s^2 + 6 s + 100 >> sst = ss(t ) a= x1 x2 x1 -6.00000 -6.25000 169 x2 16.00000 0 b= u1 x1 2.00000 x2 0 c= x1 x2 y1 0 3.12500 d= u1 y1 0 HÖ thèng liªn tôc theo thêi gian. >> zpkt = zpkt(t) ...