《自动控制原理》课程教学资源（The MathWorks - MATLAB 相关电子书籍）03 Control System Toolbox For Use with MATLAB Using the Control System Toolbox Version 1

Style Page 3 Characteristics Page ameters Page Opening the SISO Tool Preferences Editor 86 Units Page Style Pa 8-8 Options Page ...8-10 Line Colors Page Customizing Response Plot Properties 9 Property Editor 9-3 Labels Page Units Page Style Page Characteristics Page 9-8 Property Editing for Subplots ...9-10 Customizing Plots Inside the SISO Design Tool 9-11 Opening the Root Locus Plot Editor Labels Page 9-12 Limits Page Options Page 9-14 Opening the Bode Diagram Property Editor Labels Page 9-16 Limits Page 9-17 Options Page

v Style Page . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8-3 Characteristics Page . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8-4 Parameters Page . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8-5 Opening the SISO Tool Preferences Editor . . . . . . . . . . . . . . . . 8-6 Units Page . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8-7 Style Page . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8-8 Options Page . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8-10 Line Colors Page . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8-12 9 Customizing Response Plot Properties Property Editor ....................................... 9-3 Labels Page . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9-4 Limits Page . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9-4 Units Page . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9-5 Style Page . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9-7 Characteristics Page . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9-8 Property Editing for Subplots ......................... 9-10 Customizing Plots Inside the SISO Design Tool ......... 9-11 Opening the Root Locus Plot Editor . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9-11 Labels Page . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9-12 Limits Page . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9-12 Options Page . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9-14 Opening the Bode Diagram Property Editor . . . . . . . . . . . . . . 9-15 Labels Page . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9-16 Limits Page . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9-17 Options Page . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9-18

Design Case Studies 10 Yaw Damper for a 747 Jet Transport 10-3 Open-Loop Analysis -5 Root Locus design 10-9 Washout Filter Design 10-14 Hard-Disk Read/write Head Controller 10-20 LQG Regulation: Rolling Mill Example 10-31 Process and disturbance models LQG Design for the x-Axis 10-34 LQG Design for the y-Axi Cross-Coupling Between Axes 10-43 MIMO LQG Design 10-46 Kalman Filtering 10-50 Discrete Kalman Filter 10-50 Steady-State Design 0-51 Time-Varying Kalman Filter Time-Varying Design References 1061 Reliable Computations 11 Conditioning and Numerical Stability 114 Conditioning 114 Numerical Stabil 116 Choice oflti mode 118 State Space Transfer Function 118 Zero-Pole-Gain models 11-13 Scaling 1115

vi 10 Design Case Studies Yaw Damper for a 747 Jet Transport ................... 10-3 Open-Loop Analysis . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10-5 Root Locus Design . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10-9 Washout Filter Design . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10-14 Hard-Disk Read/Write Head Controller ............... 10-20 LQG Regulation: Rolling Mill Example ................ 10-31 Process and Disturbance Models . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10-31 LQG Design for the x-Axis . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10-34 LQG Design for the y-Axis . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10-41 Cross-Coupling Between Axes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10-43 MIMO LQG Design . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10-46 Kalman Filtering .................................... 10-50 Discrete Kalman Filter . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10-50 Steady-State Design . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10-51 Time-Varying Kalman Filter . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10-57 Time-Varying Design . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10-58 References . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10-61 11 Reliable Computations Conditioning and Numerical Stability ................. 11-4 Conditioning . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11-4 Numerical Stability . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11-6 Choice of LTI Model .................................. 11-8 State Space . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11-8 Transfer Function . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11-8 Zero-Pole-Gain Models . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11-13 Scaling ............................................. 11-15

11-17 References l1-18 GUI Reference 12 SISO Design Tool Reference 13 Menu ba 13-4 13-5 13-6 13-8 Print 13-8 Print to Figure 13-9 13-9 Undo and redo 13-9 Root Locus and Bode diagrams 13-9 SISO Tool Preferences 13-10 13-10 Root Locus and Bode Diagrams 13-11 System Data Closed Loop poles 13-12 Design Histor 13-12 Tools 13-12 13-12 Continuous/Discrete Conversions 13-15 Draw a Simulink diag 13-17 13-17 Format 13-18 Edit 13-

vii Summary ........................................... 11-17 References ......................................... 11-18 12 GUI Reference 13 SISO Design Tool Reference Menu Bar ............................................ 13-4 File . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13-4 Import . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13-5 Export . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13-6 Toolbox Preferences . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13-8 Print . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13-8 Print to Figure . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13-9 Close . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13-9 Edit . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13-9 Undo and Redo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13-9 Root Locus and Bode Diagrams . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13-9 SISO Tool Preferences . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13-10 View . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13-10 Root Locus and Bode Diagrams . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13-11 System Data . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13-11 Closed Loop Poles . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13-12 Design History . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13-12 Tools . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13-12 Loop Responses . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13-12 Continuous/Discrete Conversions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13-15 Draw a Simulink Diagram . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13-17 Compensator . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13-17 Format . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13-18 Edit . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13-19

Store 13-20 Retrieve Clear Window 13-21 Help Tool Ba 13-23 Current Compensator 13-24 Feedback Structure 13-25 Root Locus Right-Click Menus 13-26 Add Edit Compensator 13-27 Design Constraints 13-28 Grid 13-29 Properties 13-30 Bode Diagram Right-Click Menus 13-31 Add Delete pole/zero Edit Compensator Zoom ...1333 Grid 13-34 13-34 Status panel 13-35 LTI Viewer reference 14 LTI Viewer 14-2

viii Store . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13-20 Retrieve . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13-21 Clear . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13-21 Window . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13-21 Help . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13-21 Tool Bar ............................................ 13-23 Current Compensator ............................... 13-24 Feedback Structure ................................. 13-25 Root Locus Right-Click Menus ....................... 13-26 Add . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13-26 Delete Pole/Zero . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13-27 Edit Compensator . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13-27 Design Constraints . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13-28 Grid . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13-28 Zoom . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13-29 Properties . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13-30 Bode Diagram Right-Click Menus .................... 13-31 Add . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13-31 Delete Pole/Zero . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13-32 Edit Compensator . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13-32 Show . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13-33 Zoom . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13-33 Grid . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13-34 Properties . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13-34 Status Panel ........................................ 13-35 14 LTI Viewer Reference LTI Viewer .......................................... 14-2

LTI Viewer Menu bar 14-4 File 14-4 New viewer Import Using the LTI Browser 14-5 Export Using the LTI Viewer Export Window 14-6 Toolbox Preferences 14-6 Print 14-6 Print to Figure 14-7 147 Edit 147 Plot Configur. 14-8 Systems∴ 14-9 Delete Using the LTI Browser for System Deletion 14-9 Line Styles Editor 14-10 Viewer preferences 14-11 Window 14-11 14-11 Right-Click Menus for SISO Systems 14-12 Plot Type 14-13 Systems 14-14 Characteristics 14-14 Grid 14-22 1422 Properties 14-23 Right-Click Menus for MIMO and LTI Arrays 1424 Axis grouping 14-25 I/O Selector 14-25 Status Panel 14-27 Right-Click Menus for Response Plots 15 Right-Click Menus for SIXXSO Systems 15-4 Systems 15-4

ix LTI Viewer Menu Bar ................................ 14-4 File . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14-4 New Viewer . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14-5 Import Using the LTI Browser . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14-5 Export Using the LTI Viewer Export Window . . . . . . . . . . . . . 14-6 Toolbox Preferences . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14-6 Print . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14-6 Print to Figure . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14-7 Close . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14-7 Edit . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14-7 Plot Configurations Window . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14-8 Systems . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14-9 Delete Using the LTI Browser for System Deletion . . . . . . . . . 14-9 Line Styles Editor . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14-10 Viewer Preferences . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14-11 Window . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14-11 Help . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14-11 Right-Click Menus for SISO Systems .................. 14-12 Plot Type . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14-13 Systems . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14-14 Characteristics . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14-14 Grid . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14-22 Zoom . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14-22 Properties . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14-23 Right-Click Menus for MIMO and LTI Arrays .......... 14-24 Axis Grouping . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14-25 I/O Selector . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14-25 Status Panel ........................................ 14-27 15 Right-Click Menus for Response Plots Right-Click Menus for SIXXSO Systems ................ 15-4 Systems . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15-4