1、控制系統工具箱是建立在控制系統工具箱是建立在MATLAB對控制工程提供的設計功能的基礎上，對控制工程提供的設計功能的基礎上，為控制系統的建模、分析、仿真提供了豐富的函數與簡便的圖形用戶界面。為控制系統的建模、分析、仿真提供了豐富的函數與簡便的圖形用戶界面。 在在MATLAB中，專門提供了面向系統對象模型的系統設計工具：線性時中，專門提供了面向系統對象模型的系統設計工具：線性時不變系統瀏覽器（不變系統瀏覽器（LTI Viewer）和單輸入單輸出線形系統設計工具）和單輸入單輸出線形系統設計工具（SISO Design Tool）。）。利用利用LTI Viewer可方便地獲得系統的各種時域響應和頻率

2、特性等曲線，并可方便地獲得系統的各種時域響應和頻率特性等曲線，并得到系統的性能指標，得到系統的性能指標，SISO Design Tool 設計具有極點配置、最優控制和設計具有極點配置、最優控制和最小二乘估計功能。控制系統工具箱還具有開放性和可擴展性，用戶可創最小二乘估計功能。控制系統工具箱還具有開放性和可擴展性，用戶可創建常用的建常用的 M 文件來適應自己的特殊需要。文件來適應自己的特殊需要。控制系統工具箱允許使用經典控制理論和現代控制理論，對連續控制系統控制系統工具箱允許使用經典控制理論和現代控制理論，對連續控制系統和離散控制系統進行仿真分析。和離散控制系統進行仿真分析。 10.1 線性時不

3、變系統瀏覽器線性時不變系統瀏覽器 LTI Viewer 10.2 單輸入單輸出系統設計工具單輸入單輸出系統設計工具 SISO Design ToolLTI Viewer簡介簡介LTI Viewer可以提供繪制瀏覽器模型的主要時域和頻域響應曲線，可以利可以提供繪制瀏覽器模型的主要時域和頻域響應曲線，可以利用瀏覽器提供的優良工具，對各種曲線進行觀察分析。用瀏覽器提供的優良工具，對各種曲線進行觀察分析。 在在 MATLAB命令窗口輸入命令命令窗口輸入命令 ltiview,即可進入即可進入 LTI Viewer窗口。窗口。 LTI Viewer命令菜單及窗口設置命令菜單及窗口設置File菜單菜單【Ne

4、w Viewer】建立一個新的建立一個新的LTI Viewer窗口。窗口。 【Import】導入系統對象模型。導入系統對象模型。 【Expot】將當前將當前LTI Viewer窗口中的指定系統的窗口中的指定系統的對象模型保存到工作空間（對象模型保存到工作空間（Workspace）或者以）或者以.mat文件的形式保存在磁盤上。文件的形式保存在磁盤上。 【Toolbox Preferences】對新建立或重新啟動的對新建立或重新啟動的LTI Viewer窗口屬性進行設置，對當前窗口無效。這窗口屬性進行設置，對當前窗口無效。這些屬性包括坐標單位、對系統指示參數的描述些屬性包括坐標單位、對系統指示參數

5、的描述(如調如調節時間的定義、上升時間的定義等）、坐標顏色、節時間的定義、上升時間的定義等）、坐標顏色、坐標字體大小等。坐標字體大小等。Edit菜單菜單【Plot Configurations】對顯示窗口及顯示內容進行配置。對顯示窗口及顯示內容進行配置。可以選擇可以選擇LTI Viewer所繪制曲線的布局以及不同繪制區域曲線的響應類型所繪制曲線的布局以及不同繪制區域曲線的響應類型選擇，其中響應類型主要有選擇，其中響應類型主要有Step、Impulse、Bode、Nyquist、Nichols、Pole/Zero等。等。 【Refresh Systems】當顯示當顯示配置發生變化后，使用此命令配

6、置發生變化后，使用此命令會使各曲線顯示區中的曲線處會使各曲線顯示區中的曲線處于最佳顯示位置。于最佳顯示位置。 【Delete Systems】刪除當前刪除當前窗口中的對象模型。窗口中的對象模型。【Line Styles】對顯示曲線對顯示曲線的顏色、線形、標記、坐標網的顏色、線形、標記、坐標網格等屬性進行設置。格等屬性進行設置。 【Viewer Preference】對當前窗對當前窗口的坐標單位、范圍、窗口顏色、口的坐標單位、范圍、窗口顏色、字體等窗口進行設置，并且該設置字體等窗口進行設置，并且該設置對當前對當前LTI Viewer窗口內所有曲線窗口內所有曲線顯示有效。顯示有效。 Units選擇

7、卡：設置圖形顯示時的頻選擇卡：設置圖形顯示時的頻率、幅值以及相位的單位。率、幅值以及相位的單位。 Style選擇卡：設置圖形顯示時的字選擇卡：設置圖形顯示時的字體、顏色以及繪圖網格。體、顏色以及繪圖網格。 Characteristics選擇卡：設置系統響選擇卡：設置系統響應曲線的特性參數。應曲線的特性參數。 Parameters選擇卡：設置系統響應選擇卡：設置系統響應輸出的時間變量與頻率變量。輸出的時間變量與頻率變量。LTI Viewer對象模型對象模型tf對象對象【調用格式調用格式】 sys=tf(num,den) 【說明說明】將由傳遞函數模型所描述系統封裝成對應的系統對象模型。將由傳遞函數

8、模型所描述系統封裝成對應的系統對象模型。【調用格式調用格式】 sys=zpk(z,p,k) 【說明說明】將由零極點增益模型所描述系統封裝成對應的系統對象模型將由零極點增益模型所描述系統封裝成對應的系統對象模型ss對象對象【調用格式調用格式】 sys=ss(a,b,c,d) 【說明說明】將由狀態空間模型所描述的系統封裝成對應的系統對象模型。將由狀態空間模型所描述的系統封裝成對應的系統對象模型。zpk對象對象曲線顯示區的屬性設置曲線顯示區的屬性設置單擊右鍵彈出菜單，對選定的曲線顯示區的屬性進行設置。單擊右鍵彈出菜單，對選定的曲線顯示區的屬性進行設置。【Plot Type】改變顯示框內的顯示內容。改

9、變顯示框內的顯示內容。 【Systems】隱藏隱藏/顯示指定對象模型的曲線。顯示指定對象模型的曲線。 【Characteristics】顯示重要參數點標記和標記線。根據選擇曲線的不同會顯示重要參數點標記和標記線。根據選擇曲線的不同會有不同的設置。對時域曲線的設置主要包括上升時間、峰值時間、進入穩態有不同的設置。對時域曲線的設置主要包括上升時間、峰值時間、進入穩態時間、穩態域標識時間等標記或標記線。對頻域曲線的設置主要包括峰值響時間、穩態域標識時間等標記或標記線。對頻域曲線的設置主要包括峰值響應幅度裕量點、相交裕量點等標記或標記線。應幅度裕量點、相交裕量點等標記或標記線。 【Grid】顯示顯示/

10、取消顯示坐標網格。取消顯示坐標網格。 【Normalize】對縱坐標歸一化。對縱坐標歸一化。 【Full View】使用系統提供的最大采樣數顯示曲線。使用系統提供的最大采樣數顯示曲線。 【Properties】設置曲線圖的名稱、坐標范圍、單位、字體、顏色等屬性，設置曲線圖的名稱、坐標范圍、單位、字體、顏色等屬性，確定重要參數點的范圍（如上升時間等）、相位圖顯示范圍等。確定重要參數點的范圍（如上升時間等）、相位圖顯示范圍等。LTI Viewer屬性設置屬性設置數據顯示框的屬性設置數據顯示框的屬性設置在曲線或活動標記點上單擊右鍵，對選擇標記點在曲線或活動標記點上單擊右鍵，對選擇標記點及對應的數據顯

11、示框屬性的設置及對應的數據顯示框屬性的設置【Alignment】設置數據顯示框相對于標記點的位置（上右、上左、下右、設置數據顯示框相對于標記點的位置（上右、上左、下右、下左）。下左）。 【FontSize】設置數據顯示框顯示字符的大小。設置數據顯示框顯示字符的大小。 【Moveable】將指定的標記點設置成活動的。將指定的標記點設置成活動的。 【Delete】刪除指定的標記點及對應的數據顯示框。刪除指定的標記點及對應的數據顯示框。 【Interpolation】標記點被鼠標拖動時的插值方式選擇。標記點被鼠標拖動時的插值方式選擇。 Nearst根據系統給出的采樣點運動（運動不連續）；根據系統給出

12、的采樣點運動（運動不連續）； Linear在兩采樣點間采用線性插值，根據插值數據運動（連續）。在兩采樣點間采用線性插值，根據插值數據運動（連續）。 【Trace Mode】根據對根據對x,y,xy三種方式的選擇，標記點沿著所選擇的方向三種方式的選擇，標記點沿著所選擇的方向運動。運動。典型二階系統的傳遞函數為典型二階系統的傳遞函數為20.64( )0.80.64G sss應用應用LTI Viewer對系統進行分析。對系統進行分析。1、在、在MATLAB命令窗口輸入命令窗口輸入 sys=tf(0.64,1,0.8,0.64) ltiview單擊單擊【File】 【Import】，選擇在選擇在Wor

13、kspace中的系統中的系統模型模型 2LTI Viewer窗口設置窗口設置單擊單擊【Edit】 【Plot Configurations】，選擇顯示，選擇顯示6個窗口，并設置每個窗個窗口，并設置每個窗口響應的類型口響應的類型 SISO Design Tool簡介簡介 在命令窗口輸入命令在命令窗口輸入命令sisotool，即可進入，即可進入SISO Design Tool主窗口。主窗口。 SISO Design Tool快捷工具欄快捷工具欄 操作位置指示操作位置指示添加單極點添加單極點添加單零點添加單零點活動幫助指示活動幫助指示添加共軛極點添加共軛極點刪除極點或零點刪除極點或零點添加共軛零點添

14、加共軛零點坐標放大坐標放大坐標縮小坐標縮小單擊單擊【FS】可以產生可以產生4種種系統結構供用戶選擇，系統結構供用戶選擇，單擊單擊【+/-】按鈕可改變按鈕可改變反饋的極性。反饋的極性。Bode圖編輯區圖編輯區根軌跡編輯區根軌跡編輯區環節環節C傳遞函數傳遞函數SISO Design Tool命令菜單簡介命令菜單簡介 File菜單菜單【Import】導入系統設計對象模型。導入系統設計對象模型。 【Export】保存設計完成后的系統對象保存設計完成后的系統對象模型。模型。 【Save Session】保存設計工作環境保存設計工作環境（包括對系統的各種改動），供后續工作（包括對系統的各種改動），供后續工

15、作使用。使用。 【Load Session】調入設計工作環境，調入設計工作環境，恢復保存時的狀態。恢復保存時的狀態。 Edit菜單菜單【Open-Loop Nichols】對開環尼柯爾斯圖編輯區進行設置。對開環尼柯爾斯圖編輯區進行設置。 【Prefilte Bode】對環節對環節F伯德圖編輯區進行設置。伯德圖編輯區進行設置。 上述上述4種設置均與單擊右鍵的彈出菜單一致，主要內容包括增加種設置均與單擊右鍵的彈出菜單一致，主要內容包括增加/刪除零極刪除零極點、設置給定系統參數限制區域（根據所選擇曲線的不同，系統參數限制區點、設置給定系統參數限制區域（根據所選擇曲線的不同，系統參數限制區域也不同）并

16、在對應的曲線圖中給出區域標志、網絡的顯示選擇、坐標范圍域也不同）并在對應的曲線圖中給出區域標志、網絡的顯示選擇、坐標范圍的給定、曲線名稱的修改、曲線坐標的放大與縮小。的給定、曲線名稱的修改、曲線坐標的放大與縮小。 【SISO Tool Preference】針對針對SISO Design Tool所涉及的圖形屬性進所涉及的圖形屬性進行設置，主要內容包括顯示曲線的坐標單位、坐標字體、字號、網絡、上升行設置，主要內容包括顯示曲線的坐標單位、坐標字體、字號、網絡、上升時間定義范圍數學模型的表示方式等顯示屬性。時間定義范圍數學模型的表示方式等顯示屬性。【Root Locus】對根軌跡曲線編輯區進行設置

17、。對根軌跡曲線編輯區進行設置。 【Open-Loop Bode】對開環伯德圖編輯區進行對開環伯德圖編輯區進行設置。設置。當窗口中出現前置濾波環節當窗口中出現前置濾波環節F伯德圖編輯區和尼柯伯德圖編輯區和尼柯爾斯圖編輯區后，爾斯圖編輯區后，【Edit】菜單中會出現下面兩個菜單中會出現下面兩個選項：選項： View菜單菜單【Root Locus】顯示顯示/取消根軌跡圖編輯區。取消根軌跡圖編輯區。 【Open-Loop Bode】顯示顯示/取消伯德圖編輯區。取消伯德圖編輯區。 【Open-Loop Nichols】顯示顯示/取消尼柯爾斯圖編取消尼柯爾斯圖編輯區。輯區。 【Prefilter Bode

18、】顯示顯示/取消環節取消環節F（前置濾波器（前置濾波器環節）伯德圖編輯區。環節）伯德圖編輯區。 【System Data】顯示環節顯示環節G和環節和環節H的傳遞函數。的傳遞函數。 【Closed-Loop Poles】顯示閉環極點列表。顯示閉環極點列表。 【Design History】顯示設計過程歷史紀錄。顯示設計過程歷史紀錄。 Compensators菜單菜單【Edit】對環節對環節C和環節和環節F進行設計或對已有的設計進進行設計或對已有的設計進行編輯（零極點的增加和刪除）。行編輯（零極點的增加和刪除）。 【Store/Retrieve】保存或使用所設計的對環節保存或使用所設計的對環節C和

19、環和環節節F，主要用于多種設計方案的比較。，主要用于多種設計方案的比較。 【Clear】將環節將環節C和環節和環節F的傳遞函數置為的傳遞函數置為1。 Analysis菜單菜單【Response to Step Command】在彈出的圖形在彈出的圖形窗口中顯示系統階躍響應曲線。窗口中顯示系統階躍響應曲線。 【Rejection of Step Disurbance】在彈出的圖在彈出的圖形窗口中顯示系統對階躍擾動的抑制曲線。形窗口中顯示系統對階躍擾動的抑制曲線。 【Closed-Loop Bode】在彈出的圖形窗口中顯在彈出的圖形窗口中顯示閉環系統伯德圖。示閉環系統伯德圖。 【Compensator Bode】在彈出的圖形窗口中顯在彈出的圖形窗口中顯示環節示環節C的伯德圖。的伯德圖。 【Open-Loop Nyquist】在彈出的圖形窗口中顯在彈出的圖形窗口中顯示開環奈奎斯特圖。示開環奈奎斯特圖。 【Other Loop Responses】選擇所希望的各類選擇所希望的各類顯示曲線。顯示曲線。 Tool菜單菜單【ContinuousDiscrete Conversions】對線性