MATLAB语言与控制系统仿真参考答案第5章Word文件下载.docx
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Aitire（S€cJ0623
G2（沪恸（52+2^+16）
S•战em.sr$2s“n】gTiw（sec）2.6i
02
2.5
Tirw（sec）
n3=16;
»
d3=[l,1.6J6];
sys3=tf（n3,d3）;
step（sys3）
9卑Respond
Sy湎为汨
IF^akampflude:
153
•Civer曲tri〔粉52.7
IJiitifTe（secjos
G3（s）=1B/（s2+16s+16）
027II
JII
Q>
II|||1|
01234567
Tin»
（sec）
n4=16;
d4=[l,lJ6];
sys4=tf（n4,d4）;
step（sys4）
q6
Tito（s€«
）
8
1012
表5-5
序号
Cmax
◎△=5%）
计算值
实验
实验值
0.4
4
1.25刘
1.25
0退湖
0.863
2.W75
2.1
03
13723
1.37
0.^233
0.828
2.9167
2.81
3
0.2
1.5266
1.53
0^016
0.8
4.3750
4.9
0」25
1.6731
1.67
0*16
0.803
7.0000
733
z1=0.4;
w=4;
cmax1=1+exp（-z1*pi/sqrt（1-z1A2））;
tpl=pi/（w*sqrt（l-z1A2））;
tsl=3.5/（zl*w）;
[cmaxktpLtsl]
ans=
1.25380.85692.1875
z2=0.3;
cmax2=1+exp（-z2*pi/sqrt（l-z2A2））;
tp2=pi/（w*sqrt（l-z2A2））;
ts2=3.5/（z2*w）;
[cmax2,tp2,ts2]ans=
1.37230.82332.9167
z3=0.2;
cmax3=l+exp（-z3*pi/sqrt（l-z3A2））;
tp3=pi/（w*sqrt（1-z3A2»
;
ts3=3.5/（z3*w）;
[cmax3,tp3,ts3]
调整时间估算值
nl=8;
dl=[l,2,8];
inipulse（sysl）
n2=10;
d2二[1210];
impulsc（sys2）
n3=12;
d3=[l,2J2J;
inipulse（sys3）
n4=16;
d4=[l,2」6];
iinpulse（sys4）
lire（sey
表5-6
仏实验
。
0.354
2.828
1.79
0.442
0.316
3.162
2.08
0.289
3.464
236
0.387
0.25
2.84
0.351
3•已知某单位负反馈系统的开环传递函数为
G（s）=
5（5+1）（0」$+1）若系统的输入信号分别为
（1）z/|=tfte（0,20）
（2）u2=te^5t,te（0,20）
（3）"
3=sin⑵）严勺，居（o,2O）
（4）u4=cos⑵屮,te（0,20）
编写程序分别求取系统的在给泄的输入信号下的响应.记录相应的曲线。
n=5;
d=conv（[1.1.0]・[0・1」]）;
[nc,dc]=cloop（nd）
sysc=tf（nc,dc）;
t=0:
0.01:
20;
ul=t;
u2=t.*exp（-0.5*t）;
u3=sin（2*t）.*exp（-0.5*t）;
u4=cos（2*t）.*exp（-3*t）;
subplot（221）;
lsim（sysc,ul>
t）;
subplot（222）;
lsim（sysc,u2）t）;
subplot（223）;
lsim（sysc,u3,t）;
subplot（224）;
lsim（syscAi44）:
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+
（1）i=
y=[o3・5卜+6“
al=[-L0;
0.-4];
bl=[l;
l];
cl=[035];
dl=6;
sysl=ss（a1,b1,c1,d1）;
subplot（1.2」）;
step（sys1）;
subplot（1,2,2）;
impulse（sysl）;
7
6
62
00.5115
Inc（sec）
Stephespcnse
68
835^f
EWLig
KpUsssRespcrtse
15
243
031
214
35-5
I'
m（5ec）
1032
"
3150
a2=[2,4,3・8;
0.3・1,5;
2,1,4,6;
3,5,・5,9];
b2=[L2;
2J;
43;
37J;
c2=[1,0323,1,5.0];
d2=0;
sys2=ss（a2,b2,c2,d2）;
stepResponse
impulse（sys2）
800
From:
ln
（1）
ImpulseResponse：
ln
（2）
23llde-cl
£
■50bl
o
S20bl
00.05O.i
0.16
642
O.1
0.15
0.20.25
0.20.2500.05
（3）G（s）=
5（s+2）（6・3s+l・8）
（5+5）（5+4）（53+3s2+5）
sysa=zpk（[-2],[-5;
-4]J5]）
Zero/pole/gain:
5（s+2）（s+5）（s+4）
sysb=tf（[6.3J.8]Jl30.5]）
Transferfunction:
6.3s+1.8sA3+3sA2+5
sys3=sysa*sysb
31.5（s+2）（s+0.2857）（s+5）（s+4）（s+3.426）（sA2・0.426s+1.459）
12
hputocRcspMec
g1!
!
1!
/1
•024681012
Tiire（sec）
OJpnuQ.Ec3
5•有三个系统如图5・
17（a）.「（b）、（c）所示，编程分别绘制各系统的单位阶跃响应和单位脉冲响应。
（a）»
sysal=tf（[5]J1,3,5]）;
sysa2=zpk（[-2],[O;
-3;
-5],[2O]）;
sysa3=tf（[0.1,l],[24]）;
sysa=sysal*sysa2*sysa3
5（s+2）（s+10）s（s+3）（s+5）（s+0.5）（sA2+3s+5）»
step（sysa）
impulse（sysa）
（b）»
sysbl=tf（[22J],[L523,15]）;
sysb2=zpk（[-6],[O;
-310],[0.2]）;
sysb3=5*tf（[0.6J]J2,l]）*tf（[l.5,1],[3,7,1]）;
sysb=sysb1-sysb2+sysb3
0.75（s+32.84）（s+10.05）（s+3.02）（s+2.269）（s+0.5509）（s-0.0083）（sA2+0.6734s+0.3865）
s（s+3）（s+2.18）（s+0.7582）（s+0.5）（s+10）（s+0.1529）（sA2+4.242s+19.78）»
step（sysb）»
impulse（sysb）
（C）
Gl=tf（[10]JL2.0]）;
G2=cloop（tf（[l]J0.5J]）,l）
10.5s+1
G2=fcedback（tf（[1],[0.5,1]）,lrl）Transferfunction:
10.5s+2
G=G1*G2
100.5sA3+3sA2+4s
H=tf（[3HL6,0]）+tf（[l],[0」」]）
sA2+6.3s+30.1sA3+1.6sA2+6s
sys=G/（l+G*H）
0.5sA6+11sA5+82sA4+244sA3+240sA2
0.025sA9+0.7sA8+7.6sA7+41.2sA6+123sA5+231.1sA4+340sA3+342sA2+120s»
step（sys）
impulse（sys）
10
ImpulseResponse
20
■
（a）
C（5）
R（s）
图5・17
6•设三阶系统闭环传递函数为
①（v）=C"
）=2（•厂一%+&
_^（5）_53+652+105+8
试绘制其单位阶跃响应在re[1.2,5.3]内的部分响应曲线。
nl=[L5,6];
dl=[l,6,10,8];
sys=2*sysl
2sA2+10s+12
sA3+6sA2+10s+8
step（sys,1.2:
5.3）
1.522.533.544.5
Tire（sec）
s
45
14
•某系统的闭环传递函数为
①（5）-C（S）-
①（$）Q—
S+5+1
试在同一图上绘制原系统和近似系统的单位阶跃响应曲线并观察有何区别。
sysyuan=tf（[1.05JJ0.125J]）*tf（[0.4762,1]J0.5,l]）*tf（[lL[lJJ]）
0.5s+1.05
0.0625sA4+0.6875sA3+1.688sA2+1.625s+1»
sysjinsi=tf（[l・05]』l丄1]）
1.05sA2+s+1
step（sysyiian）
holdon;
step（sysjinsi）
66
&
一种新型电动轮椅装有一种非常实用的速度控制系统，能使颈部以下有残疾的人士自行驾驶这种电动轮椅。
该系统在头盔上以90°
间隔安装了四个速度传感器，用来指示前、后＞左、右四个方向。
头盔传感系统的综合输出与头部运动的幅度成正比.图5・
18给出了该控制系统的结构图，英中时间常数7；
=0.5s,7；
=ls,7；
=0.25so要求
分别绘制K=15,11.25,8,2时系统的单位阶跃响应曲线并标注K的值。
解：
系统的开环传递函数为
当K=\5时，求取系统单位阶跃响应的程序如下：
k=15;
no=k;
do=conv（[0.5,l],conv（[l,1JJ0.25J]））;
[nc.dc]二cloop（no.do）;
%求取单位负反馈系统的闭环传递函数分子分母多项式系数向量
sys=tf（nc.dc）
0.125sA3+0.875sA2+1.75s+16»
.u2
6G
litre（sec）
10<
k=11.25;
do=conv（[0.5J],conv（[1,1JJO.25JJ））;
（nc,dc]=cloop（no.do）;
11.25
0.125s人3+0.875sA2+1.75s+12.25
k=8;
do=conv（[0.5,l],conv（[1,1JJ0.25J]））;
[nc,dc]=cioop（no5do）;
0.125sA3+0.875sA2+1.75s+9
k=2;
do=conv（[0.5,1],conv（[14],[0.25,1]））;
[nc,dc]=cloop（no.do）;
0.125sA3+0.875sA2+1.75s+3
0.9
StepRespect
0.1
07
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