Matlab扫频法求系统传递函数

本文介绍了一种通过扫频法快速获得难以直接求解传递函数的系统的方法,并以一阶RC滤波电路为例,详细展示了如何在Simulink中搭建电路模型、设置输入输出、配置扫频参数等步骤。

对于一些不好求传递函数的系统,我们还可以使用扫频法来快速获得传递函数,相对于建模法计算的系统传函,扫频法得到的传函进度可能差点。下面以一阶RC滤波电路为例,利用扫频法获取传递函数。

1:在simulink中建立一阶RC低通滤波电路,如下:
在这里插入图片描述
2:设置系统的输入和输出

如上图,设置受控电压源的输入为系统输入,电压表的输出为系统输出。

3:打开 Model Linearizer—>ESTIMATION,设置input signal 为正弦输入
在这里插入图片描述
4 :对输入正弦信号的参数进行设置如图:
1:设置输入正弦的单位为HZ;
2:扫频的范围为1HZ~1000HZ;
3:扫频的点数为20个点;
在这里插入图片描述
5:所有点设置成一样的参数,Amplitude设置为受控电压源输入的1/10。 如下图:
在这里插入图片描述
6:点击Bode,会根据扫描的点绘制出伯德图,同时在Linear Analysis Workspace会生成两个变量; 如下:
![在这里插入图片描述](https://img-blog.csdnimg.cn/0515dbb571524fcdb7be0be7f898a623.png?x-oss-process=image/watermark,type_d3F5LXplbmhlaQ,shadow_50,text_Q1NETiBAd2FucmVucWk=,size_20,color_FFFFFF,t_70,g_se,x_16
6:根据扫频点的响应估算系统传递函数 如下:

我们把上面生成的变量estsys1(扫描点的频率响应)直接拖到 MATLAB Workspace中,然后在MATLAB的命令行中输入sys = tfest(estsys1,n),n表示系统阶数。这里n为1;

在这里插入图片描述
我们根据建模得到的传函为 :
s y s = 212.7 s + 212.7 sys=\frac{212.7}{s+212.7} sy

资源下载链接为: https://pan.quark.cn/s/9e7ef05254f8 在控制系统分析中,传递函数是研究系统动态特性的重要工具,它揭示了输入信号与输出信号之间的关系。本文主要探讨如何利用扫频法解开环传递函数,并通过 MATLAB 编程实现这一过程。扫频法是一种常用的频率域分析方法,通过对系统施加不同频率的输入信号并记录其响应,从而计算出传递函数。开环传递函数是指在控制系统中,不考虑反馈信号时,系统输入与输出之间的关系,它由系统的物理结构和元件特性决定,通常用 G(s) 表示,其中 s 是复频变量,代表频率 ω 和虚部 -j。 扫频法的核心是通过改变输入信号的频率来获取系统对不同频率输入的响应。具体而言,该方法在一定频率范围内,连续或离散地改变输入信号的频率,并记录每个频率下的输出。对于线性时不变系统,其频率响应 H(jω) 与输入信号的幅度和相位变化密切相关。MATLAB 是一个功能强大的数值计算和数据可视化平台,它提供了丰富的工具箱来支持这种分析。 在文件“扫频法开环传递函数.m”中,我们可能会看到一段 MATLAB 代码,其主要步骤包括:1. 信号生成:创建一个随时间变化的正弦信号,其频率按照预设范围线性或对数增加。2. 系统激励:将生成的信号作为输入施加到系统上,系统可以是模拟电路、机械装置或其他可建模的系统。3. 信号采集:记录系统对每个频率输入的响应,包括输出的幅度和相位信息。4. 数据处理:对采集到的响应数据进行处理,如滤波、平滑等,以降低噪声干扰。5. 传递函数估计:利用频域数据分析方法,如幅频特性(Bode 图)或奈奎斯特图,估算系统的开环传递函数 G(jω)。这通常涉及计算输入和输出幅度的比值以及相位差。6. 结果展示:通过绘制 Bode 图或奈奎斯特图直观展示频率响应,进一步确认传递函数的准确性。在 MATLAB 中,可以使用 bo
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