(完整word版)控制系統(tǒng)CAD課程形考作業(yè)三參考答案

1、控制系統(tǒng) CAD形成性考核冊-1 -第5章一、填空題1.在控制系統(tǒng)時域分析時，常用的時域動態(tài)性能指標(biāo)有：上升時間tr、_、_和_ 。（峰值時間咯調(diào)節(jié)時間 ts、超調(diào)量b%）2.MATLAB 中 step（）函數(shù)是_函數(shù)。它可以用來_ 或求取_。（單位階躍響應(yīng)、繪制單位階躍響應(yīng)波形圖，輸出量的數(shù)值向量）3.impulse 函數(shù)不帶輸出變量時，可在當(dāng)前窗口中直接繪制出系統(tǒng)的 -。（單位沖激響應(yīng)曲線）4.在 MATLAB 中，欲求取系統(tǒng)的時域性能，可以利用鼠標(biāo)和菜單的操作，在單位階躍響應(yīng)曲線上求取，也可以 _ 求取。（編制簡單程序）5.要判別系統(tǒng)的穩(wěn)定性，可使用的MATLAB 函數(shù)有_ _ 和-四個

2、函數(shù)。若要直接求出系統(tǒng)閉環(huán)特征方程的根，應(yīng)使用 - 函數(shù)。(roots()、zpkdata()、tf2zp()、pzmap()、roots()控制系統(tǒng)CAD作業(yè)3姓名:學(xué)號:得分:教師簽名：控制系統(tǒng) CAD形成性考核冊-2 -6.若在 Simulink 仿真集成環(huán)境中分析系統(tǒng)在斜坡信號和階躍信號作用下系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)誤差，在 Simulink 建模時，可分別選用模塊作為系統(tǒng)的輸入信號模塊。(Step、控制系統(tǒng) CAD形成性考核冊-3 -Ramp)二、寫出下列程序(命令)的功能或執(zhí)行結(jié)果1. G=zpk(,-1+3*l,-1-3*i,3) step(G)繪制岀G(s)二(s 13j)(s 1 3j)的

3、單位階躍響應(yīng)曲線2.num=7*1,5;de n=conv(1,0,0.conv(1,10,1,1);gm,pm,wg,wc=margi n(nu m,den)7(s 5)求系統(tǒng)G(s)=飛_ - 的幅值裕度和相角裕度s2(s+10)(s+1)3.num=5*1,5,6;den=1,6,10,8;impulse (num,den);gridon ;求三階系統(tǒng)的G(s5(s2 5s 6)32單位階躍響應(yīng)和單位沖激響應(yīng)。s 6s 10s 8三、編程題n21.典型二階系統(tǒng)傳遞函數(shù)為：G(s)2n2，阻尼比Z的值為 0.4，試編制s +2r00ns +灼n程序繪制出自然振蕩角頻率3n從 1 變化到 1

4、0 (每次遞增 2)的單位階躍響應(yīng)曲線，并對系統(tǒng)的動態(tài)性能的變化作定性分析。clc;clf;clear控制系統(tǒng) CAD形成性考核冊-4 -wn=1,3,5,7,9;%自然振蕩角頻率dr=0.4;%阻尼比t=linspace(0,20,200);%將時間 t 在 0-20 間 200 等分hold on;%打開圖形疊加功能(同一個坐標(biāo)上畫多條曲線)for j=1:5num=wn(j)A2;den=1,2*dr*wn(j),0;%開環(huán)傳遞函數(shù)分母多項式系數(shù)Gk=tf(num,den);%求得開環(huán)傳遞函數(shù)Gb=feedback(Gk,1);%求得閉環(huán)傳遞函數(shù)step(Gb);grid;%畫圖gtex

5、t(strcat(wn=,num2str(j) %添加鼠標(biāo)文字注釋，strcat()為字符串連接函數(shù)end隨著自然振蕩角頻率3n的增大，系統(tǒng)的響應(yīng)速度加快。492.設(shè)單位反饋系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數(shù)：Gk(s)2，試求系統(tǒng)的單位階躍響應(yīng)的性s +10.5s能指標(biāo) 肌、tS(2%誤差帶)。clc;clearnum=49;den=1 10.5 0;Gk=tf(num,den)%求得開環(huán)傳遞函數(shù)Gb=feedback(Gk,1,-1)%求得單位反饋的閉環(huán)傳遞函數(shù)y,t=step(Gb);%求取單位階躍響應(yīng)%計算調(diào)節(jié)時間控制系統(tǒng) CAD形成性考核冊-5 -Cend=dcgain(Gb);%求取系統(tǒng)的終值n=

6、length(t);%求得仿真時間 t 序列的長度while(y(n)0.98*Cend)&(y(n)num=7 7;den=conv(conv(1 0,1 3),1 4 5); Gk=tf(num,den);Gb=feedback(Gk,1,-1)Transfer function:7 s + 7sA4 + 7 sA3 + 17 sA2 + 22 s + 7r=roots(1 7 17 22 7) r =-4.0287-1.2632 + 1.5198i-1.2632 - 1.5198i3.單位負(fù)反饋系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數(shù)為:Gk(s)=7(s+1)s(s 3)(s24s 5)試求在單位斜

7、坡輸控制系統(tǒng) CAD形成性考核冊-6 -0.4449閉環(huán)特征根的實部均為負(fù)，系統(tǒng)穩(wěn)定。rss=tf(1 0,0 1);Kv=dcgain(rss*Gk)essv=1/Kvessv = 2.1429一、填空題2.根軌跡法的實質(zhì)就是依據(jù)反饋系統(tǒng)中開、閉環(huán) _間的關(guān)系，由 _ 的零、極點直接尋求 _ 的總體規(guī)律。（傳遞函數(shù)、開環(huán)傳遞函數(shù)、閉環(huán)根軌跡）3.根據(jù)給定的根軌跡增益向量k，繪制系統(tǒng)sys 的部分根軌跡的MATLAB 函數(shù)是_。( rlocus(sys,k)4.計算與根軌跡上任一閉環(huán)極點相對應(yīng)的根軌跡增益的（rlocfind （）二、編程分析題1.已知單位反饋系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數(shù)，試用MALAB

8、 編程繪出系統(tǒng)根軌跡。1.所謂根軌跡，是指控制系統(tǒng)開環(huán)傳遞函數(shù)的某一參數(shù)（如開環(huán)增益）從變化到_時,_ 在 s 平面上移動的軌跡。（零、無窮大、閉環(huán)特征根）MATLAB 函數(shù)是控制系統(tǒng) CAD形成性考核冊-7 -(1) num=1;den=conv(conv(1 0,0.2 1),0.5 1)sys=tf(num,den);G(s)二Ks(0.2s 1)(0.5s 1)G(s)二K(s 1)s(2s 1)控制系統(tǒng) CAD形成性考核冊-8 -rlocus(sys);(2) num=1 2;den=conv(1 0,2 1)sys=tf(num,den);rlocus(sys);根軌跡的起點和終點

9、。num=1 1 0 4; den=1 3 7 0;G=tf(num,den); rlocus(G)； p=roots(den) z=roots(num)2.已知控制系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數(shù)為32s s432s 3s7s，試用 MALAB分析該系統(tǒng)的Root LocusRoot Locus控制系統(tǒng) CAD形成性考核冊-9 -P =0-1.5000 + 2.1794i-1.5000 - 2.1794i z =-2.00000.5000 + 1.3229i0.5000 - 1.3229i圖中顯示了該系統(tǒng)的根軌跡。可以看到，該系統(tǒng)有3 個開環(huán)極點和 3 個開環(huán)零點，因此根軌跡有3 個分支，它們的起點是開環(huán)

10、極點0,-1.5+2.18j 和-1.5-2.18j，終點是開環(huán)零點-2,0.5+1.32 和 0.5-1.32j，根軌跡的一個分支從極點 0 開始，終于零點-2;另兩條分支分別從極點-1.5+2.18j 和-1.5-2.18j 開始，從圓弧變化，最后分別 終于零點0.5+1.32 和 0.5-1.32j。K3.已知單位負(fù)反饋控制系統(tǒng)的開環(huán)函數(shù)為Gk(S)，請利用 MATLAB 分S(s + 6)(s + 3)析該系統(tǒng)臨界穩(wěn)定時的K 值與系統(tǒng)的閉環(huán)極點，并求根軌跡與虛軸交點處的根軌跡增益。 num=1 den=conv(conv(1 0,1 6),1 3) G=tf(num,den); rlocus(G);ILIA.,IIRoot Locus-1.5-1-0.5Real Axis00.515 2 525 0 5 o 0 fcHXA yfaKpaa m控制系統(tǒng) CAD形成性考核冊-10 - k=0:0.1:100;