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动态系统的零极点图
pzmap(sys)
pzmap(sys1,sys2,...,sysN)
[p,z] = pzmap(sys)
示例
pzmap(sys) 创建连续或离散时间动态系统模型 sys 的零极点图。x 和 o 分别表示极点和零点,如下图所示。
sys
x
o
从上图可以看出,开环线性时不变系统在以下情况下是稳定的:
在连续时间内,复 s 平面上的所有极点必须在左半平面(蓝色区域)内以保证稳定性。如果不同极点位于虚轴上,即极点的实部为零,则系统为临界稳定。
在离散时间中,复 z 平面中的所有极点必须位于单位圆内(蓝色区域)。如果系统有一个或多个极点位于单位圆上,则系统为临界稳定。
pzmap(sys1,sys2,...,sysN) 在单个图窗上创建多个模型的零极点图。这些模型可以有不同数量的输入和输出,并且可以混合使用连续系统和离散系统。对于 SISO 系统,pzmap 绘制系统极点和零点。对于 MIMO 系统,pzmap 绘制系统极点和传输零点。
pzmap
[p,z] = pzmap(sys) 将系统极点和传输零点以列向量 p 和 z 形式返回。屏幕上不显示零极点图。
p
z
全部折叠
绘制由以下传递函数表示的连续时间系统的极点和零点:
H(s)=2s2+5s+1s2+3s+5.
H = tf([2 5 1],[1 3 5]); pzmap(H) grid on
打开网格会显示恒定阻尼比 (zeta) 线和恒定固有频率 (wn) 线。此系统有两个实零点,在图上用 o 标记。该系统还有一对复极点,用 x 标记。
此示例使用:
绘制辨识的离散时间状态空间 (idss) 模型的零极点图。在实际操作中,您可以根据系统的输入-输出测量值进行估计,从而获取 idss 模型。对于此示例,我们从状态空间数据创建一个模型。
idss
A = [0.1 0; 0.2 -0.9]; B = [.1 ; 0.1]; C = [10 5]; D = [0]; sys = idss(A,B,C,D,'Ts',0.1);
检查零极点图。
系统极点用 x 标记,零点用 o 标记。
对于此示例,请加载一个由传递函数模型组成的 3×1 数组。
load('tfArray.mat','sys'); size(sys)
3x1 array of transfer functions. Each model has 1 outputs and 1 inputs.
用不同颜色绘制该数组中每个模型的极点和零点。对于此示例,数组中的第一个模型使用红色,第二个模型使用绿色,第三个模型使用蓝色。
pzmap(sys(:,:,1),'r',sys(:,:,2),'g',sys(:,:,3),'b') sgrid
sgrid 在零极点图的 s 平面中绘制恒定阻尼比线和固有频率线。
sgrid
使用 pzmap 计算以下传递函数的极点和零点:
sys(s)=4.2s2+0.25s-0.004s2+9.6s+17
sys = tf([4.2,0.25,-0.004],[1,9.6,17]); [p,z] = pzmap(sys)
p = 2×1 -7.2576 -2.3424
z = 2×1 -0.0726 0.0131
此示例使用一座八层楼的建筑物模型,每个楼层有三个自由度:两个位移和一个旋转。其中任一位移的 I/O 关系表示为一个包含 48 个状态的模型,其中每个状态表示一个位移或其变化率(速度)。
加载该建筑物模型。
load('building.mat'); size(G)
State-space model with 1 outputs, 1 inputs, and 48 states.
绘制系统的极点和零点。
pzmap(G)
从图中可以看出,有许多接近相消的零极点对可以消除以简化模型,而不会影响整体模型响应。pzmap 可用于直观地辨识这种接近相消的零极点对,以执行零极点简化。
动态系统,指定为一个动态系统模型或模型数组。您可以使用的动态系统包括连续时间或离散时间数值 LTI 模型,如 tf、zpk 或 ss 模型。
tf
zpk
ss
如果 sys 是模型数组,则 pzmap 在同一个图上绘制数组中每个模型的所有极点和零点。
系统的极点,以列向量形式返回,其中各极点按固有频率递增的顺序排列。p 与 pole(sys) 的输出相同,只是顺序不同。
pole(sys)
系统的传输零点,以列向量形式返回。z 与 tzero(sys) 的输出相同。
tzero(sys)
使用函数 sgrid 或 zgrid 在零极点图上的 s 或 z 平面中绘制恒定阻尼比线和固有频率线。
zgrid
对于 MIMO 模型,pzmap 在单一图上显示所有系统极点和传输零点。要映射单个 I/O 对组的极点和零点,请使用 iopzmap。
iopzmap
对于用于自定义零极点图外观的其他选项,请使用 pzplot。
pzplot
在 R2006a 之前推出
damp | esort | dsort | pole | rlocus | sgrid | zgrid | zero | iopzmap | pzplot
damp
esort
dsort
pole
rlocus
zero
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