第五章 人工神经网络模型杭州电子科技大学

1、复习-控制系统仿真n考试相关时间-地点考试形式考试内容？n主要内容Matlabsimulink控制系统建模控制系统分析控制系统设计n主要内容数值类型数值类型数值计算数值计算符号计算绘图绘图编程基础（函数）1 Matlab n数值类型Double、uint8矩阵、结构、字符串等矩阵、结构、字符串等矩阵是核心1 Matlab n数值运算（矩阵运算）创建（特殊矩阵）创建（特殊矩阵）访问访问四则运算（点运算）四则运算（点运算）转置、求逆、幂运算转置、求逆、幂运算求和、求均值等运算求和、求均值等运算1 Matlab 1 Matlab 例1-1： 创建一个5050的随机矩阵A，A相邻奇偶行相加得到2550

2、的矩阵B，A相邻奇偶列相加得到5025的矩阵C，A奇数行奇数列交叉点构成2525的矩阵D，A中每行元素求均值构成行向量E。给出实现的代码。核心代码： B=A(1:2:end,:)+A(2:2:end,:); C=A(:,1:2:end)+A(:,2:2:end); D=A(1:2:end,1:2:end); E=mean(A);-列优先的原则n绘图plottitleXlabel、ylabellegendsubplot1 Matlab n编程基础流程控制、函数等流程控制、函数等1 Matlab 1 Matlab 例1-2： 创建一个150的随机数组A，计算其标准差y, 标准差计算部分写成函数形式

3、(函数名calVarStandard)。function exp1_2A=rand(1,50);y=calVarStandard(A);disp(y);return;%-function y=calVarStandard(x)y=sqrt(mean(x-mean(x).2);%点运算要注意。return;n主要内容基本模块基本模块系统整合系统整合2 Simulink n基本模块输入：阶跃信号等、时间输入：阶跃信号等、时间处理：传递函数、微处理：传递函数、微/积分、数学运算积分、数学运算输出：输出：scope、workspace等等其他：其他：mux、demuxMatlab函数函数S函数函数2

4、Simulink n系统整合一般的控制系统一般的控制系统Pid控制器控制器Lorenz系统等：从信号构成的角度出发来构造系系统等：从信号构成的角度出发来构造系统统2 Simulink 2 Simulink 例2-1：分析：）从信号之间的关系入手）有小及大，从单个信号入手）注意与控制系统搭建思路的不同 1123223321238/3101028xxx xxxxxxx xx 例2-1： XY GraphScope2Scope1ScopeProduct1sIntegrator21sIntegrator11sIntegrator2810-10-8/3Add2x1x2x32 Simulink 例2-2：

5、y=(t+1)1.5*sin(t)如何构造?分析：1）用基本的模块好搭吗？ 2）matlab函数模块 （exp2-2）2 Simulink n主要内容几种基本的模型几种基本的模型连接方式连接方式3 系统建模 n基本模型微分方程微分方程传递函数传递函数状态方程状态方程零极点模型零极点模型3 系统建模 n连接方式反馈反馈串联串联并联并联3 系统建模 3 系统建模 例3-1：已知开环系统传递函数为求闭环系统的模型。代码-开环系统的构建：1) g_open=tf(1 2,1 10 1);2) s=tf(1 0,1); g_open=(s+2)/(s2+10*s+1);3) s=tf(s); g_ope

6、n=(s+2)/(s2+10*s+1);22( )101sG sss3 系统建模 例3-1：已知开环系统传递函数为求闭环系统的模型。代码-开环-闭环：g_close=feedback(g_open,1); 注意：feedback的调用格式，help feedback.22( )101sG sss3 系统建模 例3-2： 某一以微分方程描述系统的传递函数，其微分方程描述如下： 使用matlab建立其传递函数模型、零极点模型、状态空间模型。 代码-系统的构建：num=1 4 8;den=1 11 11 10;G=tf(num,den);G_zpk=zpk(G);G_ss=ss(G);(3)(2)(

7、1)(2)(1)11111048yyyyuuun主要内容时域分析时域分析频域分析频域分析根轨迹分析根轨迹分析稳定性分析稳定性分析4 系统分析 n时域分析典型输入典型输入阶跃信号阶跃信号step冲击信号冲击信号impulse任意输入任意输入lsim4 系统分析 4 系统分析例4-1： 22( )101sG sss 已知开环系统传递函数为 要求：1）绘制闭环系统的阶跃响应； 2）绘制闭环系统的波特图；3）绘制系统输入为三角波（下图所示）时的闭环系统输出。4 系统分析例4-1：代码-（3）exp4_1：%建模gg=tf(1 2,1 10 1);g=feedback(gg,1);bode(g); %绘

8、制bode图 %构建输入信号t=0:0.2:8;v1=0:0.1:1;v2=0.9:-0.1:-1;v3=-0.9:0.1:0;u=v1 v2 v3; %仿真+绘图lsim(g,u,t); n频域分析Bode图图稳定裕度分析稳定裕度分析marginNyquist图图4 系统分析 n根轨迹分析绘制根轨迹图绘制根轨迹图零极点图零极点图临界稳定对应的开环增益临界稳定对应的开环增益4 系统分析 4 系统分析例4-1： 已知系统开环传递函数模型： 22(1.5)( )(54)k sG sss要求：1）绘制闭环系统的根轨迹，分析其稳定性；2）绘制当K=160和K=164时的系统闭环脉冲响应、零极点图，并计

9、算其零极点；3）求该闭环系统临界稳定时对应的K值。4 系统分析例4-1：exp4-2%绘制根轨迹num=1 1.5;den=conv(1 5 4,1 5 4);g=tf(num,den)rlocus(g);%kk=160;g=tf(num*k,den);g_close=feedback(g,1);impulse(g_close);pzmap(g_close);4 系统分析例4-1：num=1 1.5;den=conv(1 5 4,1 5 4);rlocus(num,den);ks=;for i=1:3 k,p=rlocfind(num,den); ks(end+1)=k;enddisp(the

10、 ks is:);disp(ks); n主要内容Ziegler-Nichols整定整定临界比例度法临界比例度法5 系统设计5 系统设计例5-1： 已知受控对象为一个带延迟的惯性环节，其传递函数为 76( )171sG ses用Ziegler-Nichols经验整定方法，计算PID控制器的参数，并进行阶跃响应仿真。5 系统设计例5-1：1）可以用Z-整定的前提是什么？2）开环单位阶跃响应曲线（阶跃时间）确定k、t、l；，；）查表确定控制参数.；.）构建控制器 5 系统设计例5-1： TransportDelay717s+1Transfer FcnyTo Workspace1tTo WorkspaceStepScope1sIntegrator1/15.4Gain23.5Gain10.4164Gaindu/dtDerivativeClockAdd1Add5