用Matlab画出闭环系统的频域响应,并确定闭环频率响应的峰值和带宽。
时间: 2023-11-22 08:52:34 浏览: 643
为了画出闭环系统的频域响应,需要进行以下步骤:
1. 确定闭环系统的传递函数,即将控制器、被控对象和反馈环路组合起来的传递函数。
2. 利用Matlab中的freqs函数,计算传递函数在指定频率点的幅值和相位角。
3. 利用Matlab中的bode函数,绘制传递函数的幅频响应和相频响应曲线。
4. 从幅频响应曲线中确定闭环频率响应的峰值和带宽。
以下是一个示例代码:
```matlab
% 定义控制器、被控对象和反馈环路的传递函数
Kp = 1; Ki = 1; Kd = 1; % PID控制器的三个参数
Gp = tf([1],[1 2 1]); % 二阶惯性系统的传递函数
Gf = tf([1],[1]); % 理想反馈环路的传递函数
Gc = pid(Kp,Ki,Kd); % PID控制器的传递函数
Gs = Gp*Gc/(1+Gp*Gc*Gf); % 闭环系统的传递函数
% 计算传递函数在指定频率点的幅值和相位角
w = logspace(-2,2,100); % 频率范围从0.01到100
[mag,ph] = freqs(Gs.num{1},Gs.den{1},w);
% 绘制幅频响应和相频响应曲线
figure;
subplot(2,1,1);
semilogx(w,20*log10(abs(mag))); % 幅频响应曲线
xlabel('Frequency (rad/s)');
ylabel('Magnitude (dB)');
grid on;
subplot(2,1,2);
semilogx(w,ph); % 相频响应曲线
xlabel('Frequency (rad/s)');
ylabel('Phase (deg)');
grid on;
% 确定闭环频率响应的峰值和带宽
[peak_mag,peak_idx] = max(abs(mag));
peak_freq = w(peak_idx);
bw_idx = find(abs(mag) >= 0.707*peak_mag, 1, 'last');
bw_freq = w(bw_idx);
disp(['Peak frequency response: ',num2str(peak_freq),' rad/s']);
disp(['Bandwidth: ',num2str(bw_freq),' rad/s']);
```
在上述代码中,我们首先定义了一个二阶惯性系统和一个PID控制器,并将它们组合成了一个闭环系统。然后,使用freqs函数计算了传递函数在100个频率点的幅值和相位角,并使用bode函数绘制了幅频响应和相频响应曲线。最后,使用max和find函数从幅频响应曲线中确定了闭环频率响应的峰值和带宽。
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