matlab 平滑曲线连接_Matlab的5个控制类工具箱介绍
Matlab是一种基于数值计算的科技应用和工程研发的软件,全称是Matrix Laboratory(矩阵实验室)。
Matlab具有编程简单、直观,友善的用户界面,精美的可视化图形,丰富的数学分析命令,以及众多专业的工具箱等优点。
这里主要介绍Matlab在控制器设计、仿真和分析方面的功能,即Matlab的控制工具箱。常用的有5个:
- 系统辨识工具箱-system identification toolbox
- 控制系统工具箱-control system toolbox
- 鲁棒控制工具箱-robust control toolbox
- 模型预测工具箱-model predictive control toolbox
- 模糊逻辑工具箱-fuzzy logic toolbox
1、系统辨识工具箱
该工具箱提供了进行系统模型辨识的工具,主要功能包括:
- 参数化模型辨识;
- 非参数化模型辨识;
- 模型验证,即对辨识模型进行仿真,并将真实输出数据 与 模型预测数据进行比较,计算偏差;
- 参数估计,利用递推估计方法获得模型参数;
- 模型的建立和转换;
- 集成多种功能的图形用户界面,以图形交互的方式实现模型的选择和建立,输入输出数据的加载和预处理,以及模型估计。
2、控制系统工具箱
该工具箱主要处理传递函数形式的经典控制问题 和 状态空间形式的现代控制问题。主要功能包括:
- 系统建模。建立连续或离散系统的传递函数、状态空间表达式、零极点增益模型,并实现任意两者间的转换。通过串联、并联、反馈连接等框图连接,建立复杂系统的模型;
- 系统分析。在时域分析方面,对系统进行单位脉冲响应、单位阶跃响应和任意输入响应的仿真;在频域方面,对系统的Bode图、Nyquist图等进行计算和绘制。
- 系统设计。计算系统的各种特性,如零、极点,稳定裕度,根轨迹的增益选择等,对系统进行零、极点的配置,观测器的设计等。
3、鲁棒控制工具箱
该工具箱提供鲁棒分析和设计的工具:
- 模型的建立和转换工具;
- 鲁棒分析工具,进行特征根轨迹、奇异值分析等;
- 鲁棒模型降阶工具,实现均衡降阶、近似降阶、截断降阶等。
4、模型预测工具箱
该工具箱提供了一系列函数,用于模型预测控制的分析、设计和仿真。包括:
- 系统模型辨识;
- 模型建立和转换;
- 模型预测控制器的设计和仿真;
- 系统分析,计算模型预测控制系统的的频率响应、极点和奇异值等。
5、模糊逻辑工具箱
模糊控制的一些基本概念:模糊化、隶属度函数、逻辑推理、规则
模糊逻辑工具箱提供以下几方面的功能:
- 图形化设计,包括可视化定义语言变量及其隶属度函数,推理规则的建立和可视化,交互式观察模糊推理过程和输出结果等;
- 集成的仿真和代码生成,实现与simulink的无缝对接;
- 独立的模糊推理机,完成模糊逻辑系统的设计后,可将设计结果保存,实现模糊系统的独立运行。
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