控制系统matlab仿真实验报告4.docx
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控制系统matlab仿真实验报告4
控制系统仿真实验报告
实验4．基于MATLAB的时域分析
班级：
09自动化报告人：
张家明完成时间：
2012-11-16
1.已知系统传递函数如下，
1）用MATLAB建立系统模型并将所建立的系统模型相互转换为tf、zpk或ss形式。
2）通过连接函数的方式实现系统G1和G2的串联和并联
1）.
程序：
z=[-2];%G1（s）
p=[-0.4,-15,-25];
k=18;
sys1=zpk（z,p,k）
[num,den]=zp2tf（z,p,k）;
sys2=tf（num,den）
[A,B,C,D]=zp2ss（z,p,k）
sys3=ss（A,B,C,D）
运行结果;
Zero/pole/gain:
18（s+2）
---------------------
（s+0.4）（s+15）（s+25）
Transferfunction:
18s+36
----------------------------
s^3+40.4s^2+391s+150
a=
x1x2x3
x1-0.400
x21.6-40-19.36
x3019.360
b=
u1
x11
x21
x30
c=
x1x2x3
y1000.9295
d=
u1
y10
程序：
num=[1,2];%G2（S）
den=[1,1,10];
sys1=tf（num,den）
[z,p,k]=tf2zp（num,den）
sys2=zpk（z,p,k）
[A,B,C,D]=tf2ss（num,den）
sys3=ss（A,B,C,D）
运行结果：
Transferfunction:
s+2
------------
s^2+s+10
Zero/pole/gain:
（s+2）
---------------
（s^2+s+10）
a=
x1x2
x1-1-10
x210
b=
u1
x11
x20
c=
x1x2
y112
d=
u1
y10
程序：
A=[-40.4-139-150;100;010];
B=[1;0;0];
C=[018360];
D=0;
sys1=ss（A,B,C,D）
[num,den]=ss2tf（A,B,C,D）;
sys2=tf（num,den）
[z,p,k]=ss2zp（A,B,C,D）;
sys3=zpk（z,p,k）
运行结果：
a=
x1x2x3
x1-40.4-139-150
x2100
x3010
b=
u1
x11
x20
x30
c=
x1x2x3
y1018360
d=
u1
y10
Continuous-timemodel.
Transferfunction:
18s+360
----------------------------
s^3+40.4s^2+139s+150
Zero/pole/gain:
18（s+20）
---------------------------------
（s+36.73）（s^2+3.674s+4.084）
2）.
程序：
clc
z=[-2];%G1（s）
p=[-0.4,-15,-25];
k=18;
sys1=zpk（z,p,k）;
num=[1,2];%G2（S）
den=[1,1,10];
sys2=tf（num,den）;
sys=series（sys1,sys2）
tf（sys）
sys=parallel（sys1,sys2）
tf（sys）
运行结果
Zero/pole/gain:
18（s+2）^2
-----------------------------------------------
（s+15）（s+25）（s+0.4）（s^2+s+10）
Transferfunction:
18s^2+72s+72
-----------------------------------------------------------------
s^5+41.4s^4+441.4s^3+945s^2+4060s+1500
Zero/pole/gain:
（s+50.42）（s+7.055）（s+2）（s+0.9278）
-----------------------------------------------
（s+0.4）（s+15）（s+25）（s^2+s+10）
Transferfunction:
s^4+60.4s^3+525.8s^2+1148s+660
------------------------------------------------------------------
s^5+41.4s^4+441.4s^3+945s^2+4060s+1500
2.使用2种以上的方法判断以下系统的稳定性
（1）.方法一：
程序：
clc
numo=[1];
deno=[11223];
[numc,denc]=cloop（numo,deno）
[z,p,k]=tf2zp（numc,denc）
i=find（real（p）>0）
n=length（i）
ifn>0
disp（'systemisunstable'）
else
disp（'systemisstable'）
end
运行结果：
numc=
0001
denc=
11224
z=
Emptymatrix:
0-by-1
p=
-3.0000
1.0000+2.6458i
1.0000-2.6458i
k=
1
i=
2
3
n=
2
systemisunstable
（2）.方法二：
程序：
clc
numo=[1];
deno=[11223];
[numc,denc]=cloop（numo,deno,-1）
pzmap（numc,denc）
运行结果：
3.已知2输入2输出系统状态方程如下，
1）试求系统的传递函数。
考虑ss2tf函数的使用方法：
[b,a]=ss2tf（A,B,C,D,iu）
2）绘制单位阶跃响应曲线。
1）.
程序：
clc
A=[-1-1;6.50];
B=[11;10];
C=[11;10];
D=[00;00];
[num1,den1]=ss2tf（A,B,C,D,1）
[num2,den2]=ss2tf（A,B,C,D,2）
sys1=tf（num1（1,:
）,den1）
sys2=tf（num1（2,:
）,den1）
sys3=tf（num2（1,:
）,den2）
sys4=tf（num2（2,:
）,den2）
运行结果：
num1=
02.00006.5000
01.0000-1.0000
den1=
1.00001.00006.5000
num2=
01.00006.5000
01.00000.0000
den2=
1.00001.00006.5000
Transferfunction:
2s+6.5
-------------
s^2+s+6.5
Transferfunction:
s-1
-------------
s^2+s+6.5
Transferfunction:
s+6.5
-------------
s^2+s+6.5
Transferfunction:
s+3.553e-015
--------------
s^2+s+6.5
2）.
程序：
subplot（2,2,1）
step（sys1）;title（'stepresponseofsys1'）
subplot（2,2,2）
step（sys2）;title（'stepresponseofsys2'）
subplot（2,2,3）
step（sys3）;title（'stepresponseofsys3'）
subplot（2,2,4）
step（sys4）;title（'stepresponseofsys4'）
运行结果：
4.已知系统的开环传递函数G（s）如下，使用subplot函数在同一窗口中绘制输入信号为u1和u2时，该系统的时域响应曲线。
程序：
clc
z=[];
p=[0,-4];
k=25;
[numo,deno]=zp2tf（z,p,k）;
[numc,denc]=cloop（numo,deno）;
t=0:
0.01:
10;
u1=1+0.2*sin（4*t）;
u2=0.3*t+0.3*sin（5*t）;
subplot（2,1,1）
lsim（numc,denc,u1,t）;gridon
subplot（2,1,2）
lsim（numc,denc,u2,t）;gridon
运行结果：
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