Проектирование и моделирование систем управления
Пакет Control System Toolbox
Назначение пакета Control System
Реализация пакета Control System Toolbox 5.2.1 для системы MATLAB 6.5 SP1 существенно обновлена по сравнению с более ранними версиями [9, 16]. Она предназначена для моделирования, анализа и проектирования систем автоматического управления и регулирования, как непрерывных, так и дискретных. В пакет новейшей версии 6.0, включенный в состав MATLAB 7, новых функций не добавлено, так что излагаемый ниже материал в равной мере относится к пакету Control System Toolbox 5.2.1 и 6.0. Основные улучшения в пакете Control System Toolbox 6.0 были направлены на улучшение алгоритмов работы ряда функций.
Особое внимание в пакете Control System Toolbox уделено объектам в виде линейных систем с постоянными параметрами или LTI-объектам (Linear Time Invariant). Это могут быть линейные непрерывные и дискретные системы с одним входом и выходом SISO (Single Input Single Output) и многомерные системы со многими входами и многими выходами (Multi Input Multi Output). Пакет реализует объектно-ориентированное программирование и содержит около сотни функций.
Функции пакета реализуют методы исследования динамических систем, основанные на использовании передаточных функций и моделей для переменных состояния [26, 59—63]. Частотные и временные характеристики, нули и полюсы системы легко вычисляются и отображаются в виде графиков и диаграмм с помощью LTI-вьювера.
В пакете реализованы:
- • обширный набор средств для анализа одномерных и многомерных динамических систем (объектов);
- • построение основных характеристик систем: импульсной, передаточной и переходной, реакция на произвольное воздействие;
- • построение частотных характеристик: диаграмм Боде, Найквиста, Николса и др.;
- • разработка замкнутых систем регулирования;
- • проектирование регуляторов;
- • определение характеристик моделей: управляемости, наблюдаемости, понижения порядка моделей;
- • поддержка систем с запаздыванием.
Интерактивная среда для отображения временного и частотного откликов предоставляет пользователю графические управляющие элементы для одновременного отображения данных откликов и переключения между ними. Можно вычислять различные характеристики откликов, такие, например, как время регулирования.
Пакет Control System содержит средства для синтеза систем с обратными связями. Среди традиционных методов: анализ особых точек, определение требуемого коэффициента усиления. Среди современных методов — аналитическое конструирование регуляторов и т. п.
