線形システム アナライザー

線形時不変 (LTI) システムの時間応答と周波数応答の解析

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説明

線形システム アナライザー アプリでは、LTI システムの時間応答と周波数応答を解析できます。このアプリを使用して、次のことを実行できます。

  • SISO および MIMO システムや複数の線形モデルの応答プロットを同時に表示して比較する。

  • 任意の入力に対するステップ、インパルス、時間応答などの時間応答プロットを生成する。

  • ボード、ナイキスト、ニコルス、特異値、極-零点プロットなどの周波数応答プロットを生成する。

  • 立ち上がり時間、最大オーバーシュート、安定余裕などの重要な応答特性を検査する。

使用可能なプロット

線形システム アナライザーでは以下の応答プロットを生成できます。

  • ステップ応答

  • インパルス応答

  • 指定された入力信号に対するシミュレーションされた時間応答

  • 指定された初期条件からのシミュレーションされた時間応答 (状態空間モデルのみ)

  • ボード線図 (振幅と位相、または振幅のみ)

  • ナイキスト線図

  • ニコルス線図

  • 特異値プロット

  • 極/零点配置図と I/O 極/零点配置図

Linear System Analyzer app

線形システム アナライザー アプリを開く

  • MATLAB® ツールストリップ: [アプリ] タブの [制御システム設計と解析] で、アプリ アイコンをクリックします。

  • MATLAB コマンド プロンプト: linearSystemAnalyzer と入力します。

例

プログラムでの使用

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linearSystemAnalyzer は解析する LTI システムを指定しないで線形システム アナライザー アプリを開きます。解析するシステムを指定するには、[ファイル] 、 [インポート] を選択します。

linearSystemAnalyzer(sys1,sys2,...,sysn) は線形システム アナライザーを開き、動的システム モデルの 1 つ以上のステップ応答 sys1、sys2 ～ sysn を表示します。これには次のようなモデルが含まれます。

  • tf、zpk、ss モデルなどの数値 LTI モデル。

  • idtf、idss、idproc などの同定されたモデル (System Identification Toolbox™ ソフトウェアが必要)。

  • genss または uss モデルなどの一般化 LTI モデル。不確かさをもたない一般化 LTI モデルの場合、線形システム アナライザーでモデルのノミナル値の応答をプロットします。不確かさをもつ一般化モデルの場合、アプリは不確かさをもつシステムのランダムなサンプルの応答を 20 個プロットします (不確かさをもつモデルには Robust Control Toolbox™ ソフトウェアが必要です)。

linearSystemAnalyzer(sys1,LineSpec1,sys2,LineSpec2...,sysn,LineSpecn) は各応答プロットのライン スタイル、マーカー、および色を指定します。1、2、または 3 文字を使用したプロット スタイルを指定します。たとえば、以下のコードでは sys1 の応答に赤いアスタリスクを使用し、sys2 の応答にマゼンタの点線を使用します。

linearSystemAnalyzer(sys1,'r-*',sys2,'m--');

この引数の設定の詳細については、関数 plot の入力引数 LineSpec を参照してください。

linearSystemAnalyzer(plottype,___) は線形システム アナライザーを開き、plottype で指定した応答タイプを表示します。この構文は、前記のすべての入力引数の組み合わせで使用できます。plottype 引数は、以下のいずれかになります。

  • 'step' — ステップ応答。

  • 'impulse' — インパルス応答。

  • 'lsim' — 線形シミュレーション プロット。このプロット タイプを使用する際は、[線形シミュレーション ツール] ダイアログ ボックスで、シミュレーションの入力信号を指定するように要求されます。

  • 'initial' — 初期条件プロット (状態空間モデルのみ)。extras 引数を使用して初期状態を指定できます。指定しない場合は、[線形シミュレーション ツール] ダイアログ ボックスが開き、シミュレーションの初期状態を指定するように要求されます。

  • 'bode' — ボード線図。

  • 'bodemag' — 振幅を示すボード線図。

  • 'nyquist' — ナイキスト線図。

  • 'nichols' — ニコルス線図。

  • 'sigma' — 特異値プロット。(sigma を参照)。

  • 'pzmap' — 極/零点配置図。

  • 'iopzmap' — LTI システムの各入力/出力の組み合わせの極/零点配置図。

複数の応答プロットで線形システム アナライザーを開くには、これらのプロットタイプのうち最大 6 つの cell 配列を plottype 入力引数に使用します。たとえば、次のコマンドはシステム sys のステップ応答プロットとナイキスト線図を使用してアプリを開きます。

linearSystemAnalyzer({'step';'nyquist'},sys)

linearSystemAnalyzer(plottype,sys1,sys2,...,sysn,extras) は応答プロットのタイプに特定の追加の入力引数を指定します。extras はこのプロット タイプに対応する関数で使用可能な 1 つ以上の入力引数 (引数 plotoptions および引数 dataoptions を除く) を指定できます。たとえば、plottype が 'step' であると仮定します。その場合、extras によって、目標とする最終時間 Tfinal など、step コマンドで使用できる追加の引数を使用できます。したがって、次のコマンドは、sys のステップ応答プロットと Tfinal の最終時間を使用してアプリを開きます。

linearSystemAnalyzer('step',sys,Tfinal)

plottype が 'initial' の場合、extras を使用して初期条件 x0 と、Tfinal などのその他の引数を指定できます。以下に例を示します。

linearSystemAnalyzer('initial',sys,x0,Tfinal)

extras に適切な引数を決定するには、step、bode、initial などの各プロット タイプに対応する関数のリファレンス ページを参照してください。

h = linearSystemAnalyzer(___) は、線形システム アナライザー Figure のハンドルを返します。この構文では、入力引数を前述の任意の組み合わせで使用できます。次の 2 つの構文で説明するように、ハンドルを使用して、前に開いた線形システム アナライザー インスタンスを変更します。

linearSystemAnalyzer('clear',h) は、ハンドル h に対応する線形システム アナライザーからプロットとデータをクリアします。複数のアプリ インスタンスを一度にクリアするには、h をハンドルのベクトルに設定します。

linearSystemAnalyzer('current',sys1,sys2,...,sysn,h) は、システム sys1、sys2 ～ sysn の応答を、ハンドル h に対応する線形システム アナライザーに追加します。複数のアプリ インスタンスを一度に更新するには、h をハンドルのベクトルに設定します。新しいシステムに現在表示されているシステムとは異なる I/O 次元がある場合、アプリは既存の応答を消去し、新しい応答のみを表示します。

バージョン履歴

R2015a で導入

参考

アプリ

関数