MATLAB语言与控制系统仿真-参考答案-第5章
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限制系统的时域响应MATLA的真实训
实训目的
1 .学会利用MATLA酷制系统的单位阶跃响应曲线,掌握读取系统动态性能指标的方法;
2 .学会利用MATLA曜制系统的单位脉冲响应曲线的方法；
3 .掌握利用MATLA曜制系统的零输入响应曲线的方法；
4 .掌握利用MATLA曜制系统的一般输入响应曲线的方法；
5 .学会通过仿真曲线读取相关信息,并依据有关信息进行系统的时域分析.
实训内容
解：>> n1=16;
>> d1=[1,,16];
>> sys1=tf(n1,d1);
>> step(sys1)
>> n2=16;
>> d2=[1,,16];
>> sys2=tf(n2,d2);
>> step(sys2)1.编写程序求取以下各系统的单位阶跃响应,完成表 5-5并记录相关曲线.
Gi(s)
G3(s) 16
-2 T s 3.2s 16
16 s2 1.6s 16 G2(s)
G4(s) 16
-2 Z Z s 2.4s 16
16
-2 n s s 16
1.1
] 0.2
0 * 1S 2 2.5. 3 35
'ime tsec) 1.2
B a
» n3=16;
» d3=[1„16];
» sys3=tf(n3,d3);
» step(sys3)
» n4=16;
» d4=[1,1,16];
» sys4=tf(n4,d4);
» step(sys4) 1.4
0.5 I £y?t=m sya2
"Peat SITE t1ixh：f 37
I Cuf cd0 ：72
：盟 fr-FljtPC7 口潞 SVSvni SY32
JEtti-lQ WWJ 1用
A?(c；=1F-(e+?Jq+16)
Tim* (itc)
加Fw「衿
Im* flic) 7
表5-5
序号
n cmax tp ts( 5%)
计算值 实验 计算值 实验 计算值 实验值
1
4
2
4
3
4
4
4
>> z1=;
w=4;
cmax1=1+exp(-z1*pi/sqrt(1-z1A2));
tp1=pi/(w*sqrt(1-z1A2));
ts1=(z1*w);
[cmax1,tp1,ts1]
ans =
>> z2=;
w=4;
cmax2=1+exp(-z2*pi/sqrt(1-z2A2));
tp2=pi/(w*sqrt(1-z2A2));
ts2=(z2*w);
[cmax2,tp2,ts2]
ans =
>> z3=;
w=4;
cmax3=1+exp(-z3*pi/sqrt(1-z3A2));
tp3=pi/(w*sqrt(1-z3A2));
ts3=(z3*w);
[cmax3,tp3,ts3]
ans =
>> z4=;
w=4;
cmax4=1+exp(-z4*pi/sqrt(1-z4A2));
tp4=pi/(w*sqrt(1-z4A2));
ts4=(z4*w);
[cmax4,tp4,ts4]
ans =
2
说明：对于二阶欠阻尼系统(0 1 ),假设系统的闭环传递函数为 ①(s) — .......... n ------ 2
s 2 nS n
那么系统单位阶跃响应的输出最大值
cmax
峰值时间
n .1
调整时间估算值
ts (以5%^/误差带)
n
4 4 ..........
ts 34 (以2%误差带)
n
2,二阶系统的闭环传递函数如下,编程求取系统的单位阶跃响应并完成表 关曲线.
(1) ① 1 (s) 8
2 s 2s 8
(2) 10
①2 (s) 2 s 2s 10
(3) 12
3 (s) 2 s 2s 12 tp
5-6 ,记录相
(4)① 4(S)— s
» n1=8;
»d1=[1,2,8];
» sys1=tf(n1,d1);
» impulse(sysl) 16 2s 16
» n2=10;
» d2=[1,2,10];
» sys2=tf(n2,d2);
» impulse(sys2)
2.5
» n3=12;
» d3=[1,2,12];
» sys3=tf(n3,d3);
» impulse(sys3) -0,5
'ifre^secj 5 Q
-0.5
rire(8ec) 6 Hf：Use
>> n4=16;
>> d4=[1,2,16];
>> sys4=tf(n4,d4);
>> impulse(sys4)
表5-6 序号
n cmax头验 tp实验
1
2
3
4
4
3.某单位负反应系统的开环传递函数为
G(s) s(s 1)(0.1s 1) 2o
,ims^secj
假设系统的输入信号分别为
(1) 5 t, t (0,20)
(2) u2 te 0.5t, t (0,20)
0 5t (3) U3 sin(2t)e . , t (0,20)
(4) u4 cos(2t)e 3t , t (0,20)
编写程序分别求取系统的在给定的输入信号下的响应,记录相应的曲线.
> > n=5;
> > d=conv([1,1,0],[,1]);
> > [nc,dc]=cloop(n,d)
>>sysc=tf(nc,dc);
> > t=0::20;
> > u1=t;
> > u2=t.*exp*t);
> > u3=sin(2*t).*exp*t);
> > u4=cos(2*t).*exp(-3*t);
>>
subplot(221);lsim(sysc,u1,t);subplot(222);lsim(sysc,u2,t);subplot(223);lsim(sys
c,u3,t);subplot(224);lsim(sysc,u4,t);
IQ 15 20 Q 5 IQ 15 2D
nirei'sKi T«™ iseci
4.编写程序绘制以下系统的单位阶跃响应曲线和单位脉冲响应曲线.
(1) X
y 0 3.5 x 6u
>> a1=[-1,0;0,-4]; liver S F:帛上
Tre EG
c-cl
4rr芭IdlifietfWr 总吃
> > b1=[1;1];
> > c1=[0,]；
> > d1=6;
> > sys1=ss(a1,b1,c1,d1);
>> subplot(1,2,1);step(sys1);subplot(1,2,2);impulse(sys1);
(2) 2 4 3 8 1 2
0 3 1 5 2 1 x x u 2 1 4 6 4 3
3 5 5 9 3 7
10 3 2 x 3 15 0
>> a2=[2,438;0,3,1,521,4,6;3,5,-5,9];
>> b2=[1,2;2,1;4,3;3,7];
>> c2=[1,0,3,2;3,1,5,0];
> > d2=0;
> > sys2=ss(a2,b2,c2,d2);
> > step(sys2) Ti E Trne 帆口
⑶G 5(s 2)〞吧
(s 5)(s 4)(s3 3s2 5)
>> sysa=zpk([-2],[-5;-4],[5])
Zero/pole/gain:
5 (s+2) (s+5) (s+4)
>> sysb=tf([,],[1,3,0,5]) Transfer function:
s + o
o u o o u
S441 二号Q -nl
Q
>> impulse(sys2) Frou. Infl
J
i) 0.05 01 0 15 02 0250 0.0；
() Fruni. rG)
0.1 0.15 0.2 d.iS
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