我搞到了最齐全的Matlab用户手册

这是优化模块的

MATLAB
Optimization Toolbox

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1-2
Notation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1-3
Installation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1-5
Examples . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1-6
Unconstrained Example . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1-6
Constrained Example . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1-7
Constrained Example with Bounds . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1-8
Constrained Example with Gradients . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1-10
Gradient Check: Analytic Versus Numeric . . . . . . . . . . . . . . . 1-12
Maximization . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1-12
Greater than Zero Constraints . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1-12
Equality Constrained Example . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1-12
Additional Arguments: Avoiding Global Variables . . . . . . . . . 1-13
Multiobjective Examples . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1-14
Default Parameter Settings . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1-25
Changing the Default Settings Example . . . . . . . . . . . . . . . . . 1-27
Output Headings . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1-28
Optimization of String Expressions Instead of M-Files . . . . . 1-29
Practicalities . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1-31
ii Contents
2
Introduction to Algorithms
Parametric Optimization . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2-2
Unconstrained Optimization . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2-3
Quasi-Newton Methods . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2-4
Line Search . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2-6
Quasi-Newton Implementation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2-10
Hessian Update . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2-10
Line Search Procedures . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2-10
Least Squares Optimization . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2-16
Gauss-Newton Method . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2-17
Levenberg-Marquardt Method . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2-18
Nonlinear Least Squares Implementation . . . . . . . . . . . . . . 2-20
Gauss-Newton Implementation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2-20
Levenberg-Marquardt Implementation . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2-20
Constrained Optimization . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2-22
Sequential Quadratic Programming (SQP) . . . . . . . . . . . . . . . 2-23
QP Subproblem . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2-23
SQP Implementation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2-26
Updating the Hessian Matrix . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2-26
Quadratic Programming Solution . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2-27
Line Search and Merit Function . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2-31
Multiobjective Optimization . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2-32
Introduction to Multiobjective Optimization . . . . . . . . . . . . . . 2-32
Goal Attainment Method . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2-38
Algorithm Improvements for Goal Attainment Method . . . . . 2-39
iii
Review . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2-42
References . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2-43
3
Reference
Nonlinear Minimization . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3-3
Equation Solving . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3-3
Least-Squares (Curve fitting) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3-4
Utility . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3-4
Demonstrations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3-4

这是求解偏微分方程模块的

Partial Differential Equation
Toolbox
For Use with MATLAB®

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .1-2
What Does this Toolbox Do? . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .1-2
Can I Use the PDE Toolbox? . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1-2
What Problems Can I Solve? . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .1-3
In Which Areas Can the Toolbox Be Used? . . . . . . . . . . . . . . . . .1-5
How Do I Define a PDE Problem? . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .1-5
How Can I Solve a PDE Problem? . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1-6
Can I Use the Toolbox for Nonstandard Problems? . . . . . . . . . . 1-6
How Can I Visualize My Results? . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .1-6
Are There Any Applications Already Implemented? . . . . . . . . . .1-7
Can I Extend the Functionality of the Toolbox? . . . . . . . . . . . . .1-7
How Can I Solve 3-D Problems by 2-D Models? . . . . . . . . . . . . . 1-8
Getting Started . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .1-9
Basics of The Finite Element Method . . . . . . . . . . . . . . . . . . .1-18
Using the Graphical User Interface . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .1-23
The PDE Toolbox Graphical User Interface . . . . . . . . . . . . . . .1-23
The Menus . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .1-24
The Toolbar . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .1-25
The GUI Modes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .1-26
The CSG Model and the Set Formula . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .1-27
Creating Rounded Corners . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .1-28
Suggested Modeling Method . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .1-31
Object Selection Methods . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .1-35
Display Additional Information . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .1-35
Entering Parameter Values as MATLAB Expressions . . . . . . .1-36
Using PDE Toolbox version 1.0 Model M-files . . . . . . . . . . . . . .1-36
ii Contents
Using Command-Line Functions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1-37
Data Structures and Utility Functions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1-37
Constructive Solid Geometry Model . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1-38
Decomposed Geometry . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1-39
Boundary Conditions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1-39
Equation Coefficients . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1-39
Mesh . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1-39
Solution . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1-40
Post Processing and Presentation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1-40
Hints and Suggestions for Using Command-Line
Functions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1-40
2
Examples
Examples of Elliptic Problems . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2-2
Poisson’s Equation on Unit Disk . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2-2
Using the Graphical User Interface . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2-2
Using Command-Line Functions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2-4
A Scattering Problem . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2-6
Using the Graphical User Interface . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2-8
A Minimal Surface Problem . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2-10
Using the Graphical User Interface . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2-10
Using Command-Line Functions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2-11
Domain Decomposition . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2-12
Examples of Parabolic Problems . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2-16
The Heat Equation: A Heated Metal Block . . . . . . . . . . . . . . . . 2-16
Using the Graphical User Interface . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2-17
Using Command-Line Functions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2-19
Heat Distribution in Radioactive Rod . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2-21
Using the Graphical User Interface . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2-22
Examples of Hyperbolic Problems . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2-23
The Wave Equation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2-23
Using the Graphical User Interface . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2-23
Using Command-Line Functions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2-25
iii
Examples of Eigenvalue Problems . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2-27
Eigenvalues and Eigenfunctions for the L-Shaped
Membrane. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2-27
Using the Graphical User Interface . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2-27
Using Command-Line Functions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2-28
L-Shaped Membrane with Rounded Corner . . . . . . . . . . . . . . . 2-31
Eigenvalues and Eigenmodes of a Square . . . . . . . . . . . . . . . . 2-32
Using the Graphical User Interface . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2-33
Using Command-Line Functions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2-33
Application Modes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2-35
The Application Modes and the GUI . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2-35
Structural Mechanics - Plane Stress . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2-36
Example . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2-39
Using the Graphical User Interface . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2-39
Structural Mechanics - Plane Strain . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2-41
Electrostatics . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2-43
Example . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2-44
Using the Graphical User Interface . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2-44
Magnetostatics . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2-46
Example . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2-47
Using the Graphical User Interface . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2-48
AC Power Electromagnetics . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2-51
Example . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2-52
Using the Graphical User Interface . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2-53
Conductive Media DC . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2-55
Example . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2-55
Using the Graphical User Interface . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2-56
Heat Transfer . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2-57
Example . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2-58
Using the Graphical User Interface . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2-59
Diffusion . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2-61
iv Contents
3
The Graphical User Interface
PDE Toolbox Menus . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3-3
File Menu . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3-3
New . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3-3
Open . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3-4
Save As . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3-5
Print . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3-6
Edit Menu . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3-7
Paste . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3-8
Options Menu . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3-9
Grid Spacing . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3-10
Axes Limits . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3-11
Application . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3-11
Draw Menu . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3-13
Rotate . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3-14
Boundary Menu . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3-15
Specify Boundary Conditions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3-16
PDE Menu . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3-18
PDE Specification . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3-19
Mesh Menu . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3-22
Parameters . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3-23
Solve Menu . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3-25
Parameters . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3-25
Plot Menu . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3-30
Parameters . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3-30
Additional Plot Control Options . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3-34
Window Menu . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3-37
Help Menu . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3-37
The Toolbar . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3-38
v
4
The Finite Element Method
The Elliptic Equation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4-3
The Elliptic System . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4-10
The Parabolic Equation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4-13
The Hyperbolic Equation. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4-16
The Eigenvalue Equation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4-17
Nonlinear Equations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4-21
Adaptive Mesh Refinement . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4-26
The Error Indicator Function . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4-26
The Mesh Refiner . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4-27
The Termination Criteria . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4-28
Fast Solution of Poisson’s Equation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4-29
vi Contents
5
Reference
Commands Grouped by Function . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5-3
PDE Algorithms . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5-3
User Interface Algorithms . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5-3
Geometry Algorithms . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5-4
Plot Functions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5-4
Utility Algorithms . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5-5
User Defined Algorithms . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5-7
Demonstration Programs . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5-7
PDE Coefficients for Scalar Case . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5-20
PDE Coefficients for System Case . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5-21
Boundary Condition Dialog Box . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5-80
Model M-file . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5-81
Index

这是鲁棒控制模块的

MATLAB
Robust Control Toolbox

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1-4
Singular Values, H2 and H¥ Norms . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1-8
The Robust Control Problem . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1-10
Structured and Unstructured Uncertainty . . . . . . . . . . . . . . . 1-12
Positive Real and Sectoric Uncertainty . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1-14
Robust Control Analysis . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1-15
Robust Analysis — Classical Approach . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1-21
Example: [11] . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1-24
Robust Analysis — Modern Approach . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1-25
Properties of KM and m . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1-27
Diagonal Scaling . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1-27
Robust Control Synthesis . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1-31
LQG and Loop Transfer Recovery . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1-33
H2 and H¥ Synthesis . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1-33
Properties of H¥ Controllers . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1-35
Existence of H¥ Controllers . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1-36
Singular-Value Loop-Shaping: Mixed-Sensitivity Approach 1-37
Guaranteed Gain/Phase Margins in MIMO Systems . . . . . 1-41
Significance of the Mixed-Sensitivity Approach . . . . . . . . . 1-43
m Synthesis . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1-45
Bilinear Transform and Robust Control Synthesis . . . . . . . 1-49
Robustness with Mixed Real and Complex Uncertainties . . . 1-51
Real KM Analysis . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1-52
Properties of the Generalized Popov Multiplier . . . . . . . . . 1-55
Real KM Synthesis . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1-55
Case Studies . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1-58
Classical Loop-Shaping vs. H¥ Synthesis . . . . . . . . . . . . . . . . 1-58
H¥ Problem Formulation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1-60
ii Contents
Fighter H2 & H¥ Design Example . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1-64
Plant Description . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1-64
Design Specifications . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1-65
Design Procedure . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1-66
Result . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1-67
Large Space Structure H¥ Design Example . . . . . . . . . . . . . . . 1-68
Plant Description . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1-68
Design Specifications . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1-69
Control Actions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1-72
Model Reduction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1-72
Results . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1-72
H¥ Synthesis for a Double-Integrator Plant . . . . . . . . . . . . . . 1-74
Bilinear Transform + H¥ on ACC Benchmark Problem . . . . . 1-78
m Synthesis Design on ACC Benchmark Problem
ACC Benchmark Problem . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1-82
Model Reduction for Robust Control . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1-86
Achievable Bandwidth vs. H¥ Modeling Error . . . . . . . . . . . . . 1-87
Additive Model Reduction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1-87
Additive Model Reduction Methods . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1-89
Multiplicative Model Reduction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1-90
Multiplicative Model Reduction Method . . . . . . . . . . . . . . . 1-91
Sampled-Data Robust Control . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1-94
Robust Control Synthesis . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1-95
Discrete H2-norm: . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1-95
Discrete H¥-norm: . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1-95
Classical Sampled-Data Control . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1-96
Miscellaneous Algorithms . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1-97
Ordered Schur Decomposition . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1-97
Descriptor System . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1-98
Sector Transform . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1-99
SVD System Realization . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1-99
Closing Remarks . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1-100
References . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1-101
iii
2
Reference
Reference . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2-2
Index

这是样条插值模块

Spline Toolbox
For Use with MATLAB

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1-2
Some Simple Examples . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1-4
Splines: An Overview . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1-9
The pp-form . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1-12
The B-form . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1-16
Tensor Product Splines . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1-23
Example: A Nonlinear ODE . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1-25
Example: Construction of the Chebyshev Spline . . . . . . . . 1-30
Example: Approximation by Tensor Product Splines . . . . 1-35
2 Reference

这是信号处理模块

Signal Processing Toolbox
For Use with MATLAB

What Is the Signal Processing Toolbox?
. . . . . . . . . . . . . . . . . . .
xii
How to Use This Manual
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
xiii
Installation
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
xv
Typographical Conventions
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
xvi
Technical Notations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
xvii
1
Signal Processing Basics
Signal Processing Toolbox Central Features
. . . . . . . . . . . . . .
1-2
Filtering and FFTs . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
1-2
Signals and Systems . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
1-2
Key Areas: Filter Design and Spectral Analysis . . . . . . . . . . . .
1-3
Graphical User Interface (GUI) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
1-3
Extensibility . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
1-3
Representing Signals
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
1-4
Vector Representation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
1-4
Waveform Generation: Time Vectors and Sinusoids
. . . . . . .
1-6
Common Sequences: Unit Impulse, Unit Step, and Unit Ramp
1-7
Multichannel Signals . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
1-7
Common Periodic Waveforms . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
1-8
Common Aperiodic Waveforms . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
1-9
The pulstran Function . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
1-10
The Sinc Function . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
1-10
The Dirichlet Function . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
1-12
ii
Contents
Working with Data
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
1-13
Filter Implementation and Analysis
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
1-14
Convolution and Filtering . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
1-14
Filters and Transfer Functions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
1-15
Filter Coefficients and Filter Names . . . . . . . . . . . . . . . . . .
1-15
Filtering with the filter Function . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
1-15
filter Function Implementation and Initial Conditions
. . .
1-17
Other Functions for Filtering
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
1-19
Multirate Filter Bank Implementation . . . . . . . . . . . . . . . . . .
1-19
Anti-Causal, Zero-Phase Filter Implementation . . . . . . . . . . .
1-20
Frequency Domain Filter Implementation . . . . . . . . . . . . . . . .
1-22
Impulse Response
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
1-23
Frequency Response
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
1-24
Digital Domain . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
1-24
Analog Domain . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
1-26
Magnitude and Phase . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
1-26
Delay . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
1-28
Zero-Pole Analysis
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
1-30
Linear System Models
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
1-32
Discrete-Time System Models . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
1-32
Transfer Function . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
1-32
Zero-Pole-Gain . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
1-33
State-Space . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
1-34
Partial Fraction Expansion (Residue Form) . . . . . . . . . . . .
1-35
Second-Order Sections (SOS) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
1-37
Lattice Structure . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
1-37
Convolution Matrix . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
1-39
Continuous-Time System Models . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
1-40
Linear System Transformations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
1-41
iii
Discrete Fourier Transform
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
1-43
References
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
1-46
2
Filter Design
Filter Requirements and Specification
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
2-2
IIR Filter Design
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
2-4
Classical IIR Filter Design Using Analog Prototyping . . . . . . .
2-6
Complete Classical IIR Filter Design . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
2-6
Designing IIR Filters to Frequency Domain Specifications .
2-7
Comparison of Classical IIR Filter Types . . . . . . . . . . . . . . . . . .
2-8
Butterworth Filter . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
2-8
Chebyshev Type I Filter . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
2-9
Chebyshev Type II Filter . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2-10
Elliptic Filter . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2-10
Bessel Filter . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2-11
Direct IIR Filter Design . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2-13
Generalized Butterworth Filter Design . . . . . . . . . . . . . . . . 2-14
FIR Filter Design . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2-16
Linear Phase Filters . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2-17
Windowing Method . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2-18
Standard Band FIR Filter Design: fir1 . . . . . . . . . . . . . . . . 2-20
Multiband FIR Filter Design: fir2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2-21
Multiband FIR Filter Design with Transition Bands . . . . . . . 2-22
Basic Configurations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2-22
The Weight Vector . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2-24
Anti-Symmetric Filters / Hilbert Transformers . . . . . . . . . . 2-25
Differentiators . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2-26
Constrained Least Squares FIR Filter Design . . . . . . . . . . . . . 2-27
Basic Lowpass and Highpass CLS Filter Design . . . . . . . . . 2-28
Multiband CLS Filter Design . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2-29
Weighted CLS Filter Design . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2-30
iv Contents
Arbitrary-Response Filter Design . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2-31
Multiband Filter Design . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2-32
Filter Design with Reduced Delay . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2-34
Special Topics in IIR Filter Design . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2-37
Analog Prototype Design . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2-38
Frequency Transformation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2-38
Filter Discretization . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2-41
Impulse Invariance . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2-41
Bilinear Transformation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2-42
References . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2-45
3
Statistical Signal Processing
Correlation and Covariance . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3-2
Bias and Normalization . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3-3
Multiple Channels . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3-4
Spectral Analysis . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3-5
Welch’s Method . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3-6
Power Spectral Density Function . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3-10
Bias and Normalization in Welch’s Method . . . . . . . . . . . . . 3-11
Parseval’s Relation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3-13
Cross-Spectral Density Function . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3-13
Confidence Intervals . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3-14
Transfer Function Estimate . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3-14
Coherence Function . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3-15
Multitaper Method . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3-16
Yule-Walker AR Method . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3-19
Burg Method . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3-20
MUSIC and Eigenvector Analysis Methods . . . . . . . . . . . . . . . 3-22
Eigenanalysis Overview . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3-23
Controlling Subspace Thresholds . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3-24
v
References . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3-26
4
Special Topics
Windows . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4-2
Basic Shapes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4-2
Generalized Cosine Windows . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4-4
Kaiser Window . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4-4
Kaiser Windows in FIR Design . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4-7
Chebyshev Window . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4-9
Parametric Modeling . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4-10
Time-Domain Based Modeling . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4-11
Linear Prediction (AR Modeling) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4-11
Prony’s Method (ARMA Modeling) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4-12
Steiglitz-McBride Method (ARMA Modeling) . . . . . . . . . . . 4-14
Frequency-Domain Based Modeling . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4-16
Resampling . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4-20
Cepstrum Analysis . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4-23
Inverse Complex Cepstrum . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4-25
FFT-Based Time-Frequency Analysis . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4-26
Median Filtering . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4-27
Communications Applications . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4-28
Deconvolution . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4-32
Specialized Transforms . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4-33
Chirp z-Transform . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4-33
Discrete Cosine Transform . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4-35
Hilbert Transform . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4-37
vi Contents
References . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4-39
5
Interactive Tools
SPTool: An Interactive Signal Processing Environment . . . 5-2
Overview . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5-2
Using SPTool . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5-4
Opening SPTool . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5-4
Quick Start . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5-4
Example: Importing Signal Data from a MAT-File . . . . . . . . 5-5
Basic SPTool Functions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5-6
File Menu . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5-7
Help Menu . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5-8
Importing Signals, Filters, and Spectra . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5-8
Loading Variables from the MATLAB Workspace . . . . . . . . 5-9
Loading Variables from Disk . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5-9
Importing Workspace Contents and File Contents . . . . . . . . 5-9
Working with Signals, Filters, and Spectra . . . . . . . . . . . . . . . 5-14
Component Lists in SPTool . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5-15
Selecting Data Objects in SPTool . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5-15
Editing Data Objects in SPTool . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5-16
Viewing a Signal . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5-17
Viewing a Filter . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5-17
Designing a Filter . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5-18
Applying a Filter . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5-19
Creating a Spectrum . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5-19
Viewing a Spectrum . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5-20
Updating a Spectrum . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5-20
vii
Customizing Preferences . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5-21
Ruler Settings . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5-22
Color Settings . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5-23
Signal Browser Settings . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5-24
Spectrum Viewer Settings . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5-25
Filter Viewer Settings . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5-26
Filter Viewer Tiling Settings . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5-27
Filter Designer Settings . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5-28
Plug-Ins Settings . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5-29
Saving and Discarding Changes to Preferences Settings . . 5-29
Controls for Viewing and Measuring . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5-30
Zoom Controls . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5-30
Ruler Controls . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5-32
Making Signal Measurements . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5-37
Using the Signal Browser: Interactive Signal Analysis . . . 5-42
Opening the Signal Browser . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5-42
Basic Signal Browser Functions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5-42
Menus . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5-43
Zoom Controls . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5-44
Ruler and Line Display Controls . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5-44
Help Button . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5-44
Display Management Controls . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5-44
Main Axes Display Area . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5-45
Panner . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5-46
Making Signal Measurements . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5-47
Viewing and Exploring Signals . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5-47
Selecting and Displaying a Signal . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5-47
Panner Display . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5-51
Manipulating Displays . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5-52
Working with Signals . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5-53
Saving Signal Data . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5-53
Using the Filter Designer: Interactive Filter Design . . . . . . 5-55
Opening the Filter Designer . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5-56
viii Contents
Basic Filter Designer Functions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5-56
Menus . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5-56
Filter Pop-Up Menu . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5-57
Zoom Controls . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5-57
Help Button . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5-57
General Controls . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5-58
Filter Specifications Panel . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5-59
Filter Measurements Panel . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5-61
Magnitude Plot (Display) Area . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5-62
Specification Lines . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5-62
Measurement Lines . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5-62
Designing Finite Impulse Response (FIR) Filters . . . . . . . . . . 5-63
Example: FIR Filter Design, Standard Band Configuration 5-63
Filter Design Options . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5-65
Order Selection for FIR Filter Design . . . . . . . . . . . . . . . . . 5-65
Designing Infinite Impulse Response (IIR) Filters . . . . . . . . . 5-66
Example: Classical IIR Filter Design . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5-66
Filter Design Options . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5-67
Order Selection for IIR Filter Design . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5-68
Redesigning a Filter Using the Magnitude Plot . . . . . . . . . . . . 5-68
Saving Filter Data . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5-69
Viewing Frequency Response Plots . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5-73
Using the Filter Viewer: Interactive Filter Analysis . . . . . . 5-74
Opening the Filter Viewer . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5-74
Basic Filter Viewer Functions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5-75
Menus . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5-76
Filter Identification Panel . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5-76
Plots Panel . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5-76
Frequency Axis Settings . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5-77
Zoom Controls . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5-78
Help Button . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5-78
Main Plots Area . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5-78
Viewing Filter Plots . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5-80
Viewing Magnitude Response . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5-80
Viewing Phase Response . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5-82
Viewing Group Delay . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5-84
Viewing a Zero-Pole Plot . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5-85
Viewing Impulse Response . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5-85
Viewing Step Response . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5-87
ix
Using the Spectrum Viewer: Interactive PSD Analysis . . . 5-88
Opening the Spectrum Viewer . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5-88
Basic Spectrum Viewer Functions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5-89
Menus . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5-90
Signal ID Panel . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5-90
Spectrum Management Buttons . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5-91
Zoom Controls . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5-91
Ruler and Line Display Controls . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5-91
Help Button . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5-91
Main Axes Display Area . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5-92
Making Spectrum Measurements . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5-92
Viewing Spectral Density Plots . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5-93
Controlling and Manipulating Plots . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5-93
Changing Plot Properties . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5-93
Choosing Computation Parameters . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5-93
Computation Methods and Parameters . . . . . . . . . . . . . . . . 5-94
Setting Confidence Intervals . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5-98
Saving Spectrum Data . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5-98
Example: Generation of Bandlimited Noise . . . . . . . . . . . . . . 5-100
Create, Import, and Name a Signal . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5-101
Design a Filter . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5-102
Apply the Filter to a Signal . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5-104
View and Play the Signals . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5-105
Compare Spectra of Both Signals . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5-107
6
Reference

这是系统识别模块

System Identification
Toolbox
For Use with MATLAB

The System Identification Problem
What is System Identification? . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1-2
How is that done? . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1-2
How do you know if the model is any good? . . . . . . . . . . . . . . 1-2
Can the quality of the model be tested in other ways? . . . . . 1-2
What models are most common? . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1-2
Do you have to assume a model of a particular type? . . . . . . 1-2
What does the System Identification Toolbox contain? . . . . 1-2
Isn’t it a big limitation to work only with linear models? . . . 1-3
How do I get started? . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1-3
Is this really all there is to System Identification? . . . . . . . . 1-3
The Signals . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1-5
The Basic Dynamic Model . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1-6
Variants of Model Descriptions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1-6
How to Interpret the Noise Source . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1-7
Terms to Characterize the Model Properties . . . . . . . . . . . . . . . 1-9
Impulse Response . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1-9
Step Response . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1-9
Frequency Response . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1-9
Zeros and Poles . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1-9
Model Unstable . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1-13
Feedback in Data . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1-13
Noise Model . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1-13
Model Order . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1-14
Additional Inputs . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1-14
Nonlinear Effects . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1-14
Still Problems? . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1-14
Fit Between Simulated and Measured Output . . . . . . . . . . 1-15
Residual Analysis Test . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1-15
Pole Zero Cancellations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1-15
What Model Structures Should be Tested? . . . . . . . . . . . . . 1-15
Multivariable Systems . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1-16
Available Models . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1-16
Working with Subsets of the Input Output Channels . . . . 1-17
Some Practical Advice . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1-17
v Contents
Reading More About System Identification . . . . . . . . . . . . . . . 1-19
2
The Graphical User Interface
The Model and Data Boards . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2-2
The Working Data . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2-3
The Views . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2-3
The Validation Data . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2-4
The Work Flow . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2-4
Management Aspects . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2-4
Workspace Variables . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2-5
Help Texts . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2-6
Data Representation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2-7
Getting Data into the GUI . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2-8
Taking a Look at the Data . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2-10
Preprocessing Data . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2-10
Detrending . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2-10
Selecting Data Ranges . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2-11
Prefiltering . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2-11
Resampling . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2-11
Quickstart . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2-12
Checklist for Data Handling . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2-12
Simulating Data . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2-12
The Basics . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2-14
Direct Estimation of the Impulse Response . . . . . . . . . . . . . . . 2-14
Direct Estimation of the Frequency Response . . . . . . . . . . . . . 2-15
Estimation of Parametric Models . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2-17
Estimation Method . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2-18
Resulting Models . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2-19
How to Know Which Structure and Method to Use . . . . . . . 2-19
ARX Models . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2-20
The Structure . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2-20
Entering the Order Parameters . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2-20
Estimating Many Models Simultaneously . . . . . . . . . . . . . . 2-20
Estimation Methods . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2-21
Multi-Output Models . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2-21
vi
ARMAX, Output-Error and Box-Jenkins Models . . . . . . . . . . . 2-22
The General Structure . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2-22
The Special Cases . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2-22
Entering the Model Structure . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2-23
Estimation Method . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2-23
State-Space Models . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2-24
The Model Structure . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2-24
Entering Black-Box State-Space Model Structures . . . . . . . 2-24
Estimating Many Models Simultaneously . . . . . . . . . . . . . . 2-24
Estimation Methods . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2-25
User Defined Model Structures . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2-25
State-Space Structures . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2-25
Any Model Structure . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2-26
Views and Models . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2-27
The Plot Windows . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2-28
File . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2-28
Options . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2-28
Style . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2-29
Channel . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2-29
Help . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2-29
Frequency Response and Disturbance Spectra . . . . . . . . . . . . 2-29
Transient Response . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2-29
Poles and Zeros . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2-30
Compare Measured and Model Output . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2-30
Residual Analysis . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2-31
Text Information . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2-32
Present . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2-32
Modify . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2-32
Further Analysis in the MATLAB Workspace . . . . . . . . . . . . . 2-32
Mouse Buttons and Hotkeys . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2-34
The Main ident Window . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2-34
Plot Windows . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2-34
Troubleshooting in Plots . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2-35
Layout Questions and idprefs.mat . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2-35
Customized Plots . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2-36
Import from and Export to Workspace . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2-36
What Cannot be Done Using the GUI . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2-37
vii Contents
3
Tutorial
Impulse Responses, Frequency Functions, and Spectra . . . . . . 3-8
Polynomial Representation of Transfer Functions . . . . . . . . . 3-10
State-Space Representation of Transfer Functions . . . . . . . . . 3-13
Continuous-Time State-Space Models . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3-14
Estimating Impulse Responses . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3-15
Estimating Spectra and Frequency Functions . . . . . . . . . . . . . 3-16
Estimating Parametric Models . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3-17
Subspace Methods for Estimating State-Space Models . . . . . . 3-18
Data Representation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3-19
Correlation Analysis . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3-20
Spectral Analysis . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3-20
ARX Models . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3-22
AR Models . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3-23
General Polynomial Black-Box Models . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3-23
State-Space Models . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3-25
Optional Variables . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3-26
Polynomial Black-Box Models . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3-29
Multivariable ARX Models . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3-30
State-Space Models with Free Parameters . . . . . . . . . . . . . . . 3-33
Discrete-Time Innovations Form . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3-33
System Dynamics Expressed in Continuous Time . . . . . . . 3-33
The Black-Box, Discrete-Time Case . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3-34
State-Space Models with Coupled Parameters . . . . . . . . . . . . 3-36
State-Space Structures: Initial Values and
Numerical Derivatives . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3-37
Some Examples of User-Defined Model Structures . . . . . . . . . 3-38
Theta Format: th . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3-40
Frequency Function Format: ff . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3-41
Zero-Pole Format: zp . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3-43
State-Space Format: ss . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3-43
Transfer Function Format: tf . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3-44
Polynomial Format: poly . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3-45
The ARX Format: arx . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3-45
Transformations Between Discrete and Continuous Models . 3-46
Continuous-Time Models . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3-46
Discrete-Time Models . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3-46
Transformations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3-47
Simulation and Prediction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3-47
viii
Comparing Different Structures . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3-49
Checking Pole-Zero Cancellations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3-51
Residual Analysis . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3-52
Noise-Free Simulations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3-53
Assessing the Model Uncertainty . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3-53
Comparing Different Models . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3-54
Conditioning of the Prediction Error Gradient . . . . . . . . . . . . 3-55
Selecting Model Structures for Multivariable Systems . . . . . . 3-55
Offset Levels . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3-58
Outliers . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3-58
Filtering Data . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3-58
Feedback in Data . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3-59
Delays . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3-59
The Basic Algorithm . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3-61
Choosing an Adaptation Mechanism and Gain . . . . . . . . . . . . 3-62
Available Algorithms . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3-65
Segmentation of Data . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3-67
Time Series Modeling . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3-68
The Sampling Interval . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3-70
Out of Memory . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3-71
Memory-Speed Trade-Offs . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3-72
Regularization . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3-72
Local Minima . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3-73
Initial Parameter Values . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3-73
Linear Regression Models . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3-74
Spectrum Normalization and the Sampling Interval . . . . . . . 3-75
Interpretation of the Loss Function . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3-77
Enumeration of Estimated Parameters . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3-78
Complex-Valued Data . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3-79
Strange Results . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3-79
4
Command Reference

这是动态系统仿真模块

SIMULINK
Dynamic System Simulation for MATLAB

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1-3
Installation Instructions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1-3
Typographical Conventions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1-3
2
Tutorial
Quick Start . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2-3
A Control Design Example . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2-5
NCD Startup . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2-5
Adjusting Constraints . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2-6
Running the Optimization . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2-11
Adding Uncertainty . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2-13
A System Identification Problem . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2-16
NCD Startup . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2-16
Adjusting Constraints . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2-19
Running the Optimization . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2-21
Solving the Optimization Problem . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2-24
NCD Blockset Command Line Interaction . . . . . . . . . . . . . . 2-25
NCD and the SIMULINK Accelerator . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2-26
ii Contents
Printing a NCD Blockset Constraint Figure . . . . . . . . . . . . 2-26
References . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2-26
3
Problem Formulation
Actuation Limits vs State Constraints
(Physical vs Design Constraints) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3-3
Minimizing Integrated Positive Signals (Control Energy) . 3-3
Noise Inputs . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3-4
Tracking . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3-5
Disturbance Rejection . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3-5
System Identification . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3-5
Model Following . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3-5
Adaptive Control . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3-6
MIMO Systems . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3-6
Multimode Control . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3-6
Gain Scheduling . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3-7
Repeated Parameter Problems . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3-7
Simultaneous Stabilization . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3-8
Controller Pole (Zero) Placement . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3-8
Strong Stabilization . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3-9
iii
4
Case Studies
Case Study 1: PID Controller . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4-3
Problem Definition . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4-3
Problem Setup . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4-4
Problem Solution . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4-4
Case Study 2: LQR with Feedforward Controller . . . . . . . . . 4-6
Problem Definition . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4-6
Problem Setup . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4-6
Problem Solution . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4-7
Case Study 3: MIMO PI Controller . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4-9
Problem Definition . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4-10
Problem Setup . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4-10
Problem Solution . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4-11
Case Study 4: Inverted Pendulum on Track . . . . . . . . . . . . . 4-12
Problem Definition . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4-12
Problem Setup . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4-13
Problem Solution . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4-14
References for Case Studies . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4-14
5
Troubleshooting
Control and Identification . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5-3
Optimization . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5-4
NCD Interface . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5-8
iv Contents
6
Reference
Object Manipulation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6-2
Cursor Modes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6-2
Manipulating Constraints . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6-2
Using the Mouse . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6-2
Using the Keyboard . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6-3
Using Edit Menu and Control Panel . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6-4
NCD Blockset Menus . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6-5
File Menu . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6-6
Edit Menu . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6-8
Options Menu . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6-9
Optimization Menu . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6-12
Style Menu . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6-14
NCD Blockset Control Panel . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6-15
A
Appendix
Optimization Details . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . A-3
Problem Formulation Details . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . A-3
Optimization Algorithmic Details . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . A-7
Representation of Time Domain Constraints . . . . . . . . . . . A-10
NCD Global Variable ncdStruct . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . A-11
LQR Design for Inverted Pendulum . . . . . . . . . . . . . . . . . . . A-14

不贴了，太多了。

还有什么实时系统模块，控制系统模块，不动点模块，金融模块.......

一共将近45个模块的手册和几个matlab编程和其他功能的单元。

where？

不错阿，