用MATLAB辅助实现线性系统的频域分析.docx

山 东 科 技 大 学 学 报 ( 自 然 科 学 版 )第 21 山 东 科 技 大 学 学 报 ( 自 然 科 学 版 ) 第 21 卷第 3 期 2 0 0 2 年 9 月 Vol . 21 №3 Journal of Shandong U niversity of Science and Technology (Nat ural Science) Sep . 2002 文章编号 :1000 - 2308 (2002) 03 - 0031 - 03 用 MA TL AB 辅助实现Ξ线性系统的频域分析 王春玲1 ,李恒文2 ( 1 . 泰山学院 ,泰安 271012 ; 2 . 山东科技大学 机电学院 ,泰安 271019) 摘 要 :采用 MA TL AB 语言编程绘制线性系统的各种频率特性曲线和求取所需性能指标 ,用户只需键 入系统传递函数分子 、分母多项式的系数并进行简要选择即可实现 。该程序为线性系统分析设计提供了一种 快速准确的新工具 。应用实例验证了所设计程序的有效性 。 关键词 :线性系统 ; 频域分析 ; MA TL AB 中图分类号 : TP271 文献标识码 :A MATL AB Aided Frequency Doma in Analysis of L inear System WAN G Chun2ling1 ,L I Heng2wen2 ( 1 . Taishan College , Taian 271012 ,China ;2 . College of Mech Elec . Engg ,SU S T , Taian 271019 ,China) Abstract : The aut hers int ro duce t he p ro gram t hey developed by using MA TL AB to draw different kinds of f requency characteristic curves and gain perfo r mance specificatio ns of linear system. The user can gain easily w hat he needs o nly by inp ut ting t he multino mial coefficient s of numerato r and deno minato r of t he system’s , t ransfer f unctio n f ro m t he keyboard. The p rogram offers a new tool fo r analysis and design of linear system. The example illust rates validit y of t he p ro gram. Key words :linear system ; f requency do main analysis ; MA TL AB 频域分析是应用频率特性研究控制系统的经 典方法 ,主要利用三种图形 ———Bo de 图 ( 幅频/ 相 频特性曲线) 、Nyquist 曲线 、Nichols 图进行分析 。 采用图形法可直观 、清晰地表达出系统的频率特 性 ,分析方法较简单 ,物理概念较明确 ,对于诸如 防止结构谐振 、抑制噪声 、改善系统稳定性和动态 性能等问题都可以从频率特性上明确地看出其物 理实质和解决途径 。但频率特性曲线的手工绘制 繁琐而复杂 ,影响分析的准确性和效率 。尤其在 进行系统校正或设计时 ,往往需要对参数或结构 进 行 反 复 修 改 , 其 效 率 之 低 令 人 难 以 接 受 。 MA TL AB 作为一种高性能的数值计算和可视化 软件 ,提供了极为丰富的专用于控制系统分析的 函数 , 正在成为控制界应用最广的语言和工具 。 本文利用 MA TL AB 丰富的绘图指令和图形用户 界面 ( GU I) 编程 ,自动绘制或打印出各种频率特 性图线 ,供用户对系统进行频域分析之用 ,并利用 MA TL AB 良好的人机交互性 ,满足用户不同使用 要求 ,可大大提高分析效率 。 1 线性系统的频域分析 线性系统可用传递函数描述 。对于常用的闭 环系统 , 传递函数有开环传递函数 G ( S ) 和闭环 传递函数 Φ( S ) 之分 , 且开环传递函数用于系统 性能分析较多 。传递函数模型可表述为 : n u m ( S ) G ( S ) 或 Φ( S ) = = den ( S ) b1 S m + b2 S m - 1 + b1