matlab在Simulink下建立系统仿真,测出状态反馈和输出反馈情况下的系统阶跃响应
时间: 2023-06-27 09:01:18 浏览: 455
状态反馈控制系统的matlab仿真实现
可以按照以下步骤在Simulink中建立状态反馈和输出反馈情况下的系统仿真,并测出系统的阶跃响应:
1. 打开Simulink软件,并新建一个模型文件;
2. 在模型文件中添加State-Space模块,用于描述系统的状态方程;
3. 在模型文件中添加Step模块,用于产生阶跃输入信号;
4. 在模型文件中添加Gain模块,用于调整反馈增益系数;
5. 将State-Space模块、Step模块、Gain模块按照反馈框图连接起来;
6. 在模型文件中添加Scope模块,用于显示系统的输出响应;
7. 运行仿真,观察Scope模块的输出结果。
具体地,假设待设计的系统的状态方程为:
dx/dt = Ax + Bu
y = Cx + Du
其中,A、B、C、D分别为状态矩阵、输入矩阵、输出矩阵和直流增益矩阵。假设反馈控制器采用状态反馈和输出反馈结合的形式,则系统的反馈框图可以表示为:
![image](https://img-blog.csdn.net/20171002163457187?watermark/2/text/aHR0cDovL2Jsb2cuY3Nkbi5uZXQvbWljaGFlbGJsb2c=/font/5a6L5L2T/fontsize/400/fill/I0JBQkFCMA==/dissolve/70/q/80)
其中,K1、K2、K3、K4分别为状态反馈增益系数,k5为输出反馈增益系数。对于上述系统,可以按照以下步骤在Simulink中进行仿真:
1. 在Simulink模型中添加State-Space模块,并设置状态矩阵A、输入矩阵B、输出矩阵C和直流增益矩阵D;
2. 在Simulink模型中添加Step模块,并设置阶跃输入信号的幅值和起始时间;
3. 在Simulink模型中添加Gain模块,并设置反馈增益系数K1、K2、K3、K4和K5;
4. 将State-Space模块、Step模块、Gain模块按照反馈框图连接起来;
5. 在Simulink模型中添加Scope模块,并设置显示信号的名称和颜色;
6. 运行仿真,观察Scope模块的输出结果。
具体操作如下:
1. 在Simulink模型中添加State-Space模块。双击打开该模块,设置状态矩阵A、输入矩阵B、输出矩阵C和直流增益矩阵D,如下图所示:
![image](https://img-blog.csdn.net/20171002163722138?watermark/2/text/aHR0cDovL2Jsb2cuY3Nkbi5uZXQvbWljaGFlbGJsb2c=/font/5a6L5L2T/fontsize/400/fill/I0JBQkFCMA==/dissolve/70/q/80)
2. 在Simulink模型中添加Step模块。双击打开该模块,设置阶跃输入信号的幅值和起始时间,如下图所示:
![image](https://img-blog.csdn.net/20171002163810743?watermark/2/text/aHR0cDovL2Jsb2cuY3Nkbi5uZXQvbWljaGFlbGJsb2c=/font/5a6L5L2T/fontsize/400/fill/I0JBQkFCMA==/dissolve/70/q/80)
3. 在Simulink模型中添加Gain模块。双击打开该模块,设置反馈增益系数K1、K2、K3、K4和K5,如下图所示:
![image](https://img-blog.csdn.net/20171002163914298?watermark/2/text/aHR0cDovL2Jsb2cuY3Nkbi5uZXQvbWljaGFlbGJsb2c=/font/5a6L5L2T/fontsize/400/fill/I0JBQkFCMA==/dissolve/70/q/80)
4. 将State-Space模块、Step模块、Gain模块按照反馈框图连接起来,如下图所示:
![image](https://img-blog.csdn.net/20171002164005254?watermark/2/text/aHR0cDovL2Jsb2cuY3Nkbi5uZXQvbWljaGFlbGJsb2c=/font/5a6L5L2T/fontsize/400/fill/I0JBQkFCMA==/dissolve/70/q/80)
5. 在Simulink模型中添加Scope模块。双击打开该模块,设置显示信号的名称和颜色,如下图所示:
![image](https://img-blog.csdn.net/20171002164105138?watermark/2/text/aHR0cDovL2Jsb2cuY3Nkbi5uZXQvbWljaGFlbGJsb2c=/font/5a6L5L2T/fontsize/400/fill/I0JBQkFCMA==/dissolve/70/q/80)
6. 运行仿真,观察Scope模块的输出结果。仿真结果如下图所示:
![image](https://img-blog.csdn.net/20171002164332483?watermark/2/text/aHR0cDovL2Jsb2cuY3Nkbi5uZXQvbWljaGFlbGJsb2c=/font/5a6L5L2T/fontsize/400/fill/I0JBQkFCMA==/dissolve/70/q/80)
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