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Erstellen zeitdiskreter Modelle

In diesem Beispiel wird gezeigt, wie Sie zeitdiskrete lineare Modelle mithilfe der Befehle tf, zpk, ss und frd erstellen.

Angabe zeitdiskreter Modelle

Mit Control System Toolbox™ können Sie sowohl zeitkontinuierliche wie auch zeitdiskrete Modelle erstellen. Die Syntax für die Erstellung von zeitdiskreten Modellen ähnelt der für zeitkontinuierliche Modelle, mit dem Unterschied, dass Sie auch eine Abtastzeit (Abtastintervall in Sekunden) angeben müssen.

Zum Beispiel: Zum Angeben der zeitdiskreten Transferfunktion:

H(z)=z-1z2-1.85z+0.9

mit Abtastzeitraum Ts = 0.1 s, geben Sie Folgendes ein:

num = [ 1  -1 ];
den = [ 1  -1.85  0.9 ];
H = tf(num,den,0.1)
H =
 
        z - 1
  ------------------
  z^2 - 1.85 z + 0.9
 
Sample time: 0.1 seconds
Discrete-time transfer function.

oder das Äquivalent:

z = tf('z',0.1);
H = (z - 1) / (z^2 - 1.85*z + 0.9);

Auf ähnliche Weise für die Angabe des zeitdiskreten Zustandsraummodells:

x[k+1]=0.5x[k]+u[k]

y[k]=0.2x[k].

mit Abtastzeitraum Ts = 0.1 s, geben Sie Folgendes ein:

sys = ss(.5,1,.2,0,0.1);

Erkennen zeitdiskreter Systeme

Es gibt mehrere Möglichkeiten, um zu bestimmen, ob Ihr LTI-Modell diskret ist:

  • Das Display zeigt einen Abtastzeitwert ungleich Null an.

  • sys.Ts oder get(sys,'Ts') geben einen Abtastzeitwert ungleich Null wieder.

  • isdt(sys) gibt „true“ zurück.

Zum Beispiel für die oben angegebene Transferfunktion H

H.Ts
ans = 0.1000
isdt(H)
ans = logical
   1

Außerdem können Sie zeitdiskrete Systeme an den folgenden Merkmalen erkennen:

  • Zeitverlaufsdiagramme: Die Antwortkurve hat aufgrund der Art der abgetasteten Daten ein treppenförmiges Aussehen.

  • Bode-Diagramme: Ein vertikaler Balken markiert die Nyquist-Frequenz (pi geteilt durch die Abtastzeit).

Die folgenden Diagramme weisen diese charakteristischen Merkmale auf:

step(H)

Figure contains an axes object. The axes object contains an object of type line. This object represents H.

bode(H), grid

Figure contains 2 axes objects. Axes object 1 with ylabel Magnitude (dB) contains an object of type line. This object represents H. Axes object 2 with ylabel Phase (deg) contains an object of type line. This object represents H.