最后6个实验答案Word格式文档下载.docx

1、 2.0000 - 1.0000i 4.0000 1.0000 9.0000 - 1.0000i A 5.0000 - 1.0000i 0 - 6.0000i 2.0000 + 1.0000i 4.0000 1.0000 9.0000 + 1.0000i （4）使用冒号选出指定元素 已知： A=1 2 3;4 5 6;7 8 9;求A中第3列前2个元素；A中所有列第2，3行的元素； A（1,2,3） 3 6 A（2,3,:） 4 5 6 7 8 9（5）方括号 用magic函数生成一个4阶魔术矩阵，删除该矩阵的第四列。 magic（4） 16 2 3 13 5 11 10 8 9 7 6 12

2、 4 14 15 1 ans（:,4）= 16 2 3 5 11 10 9 7 6 4 14 153、多项式 （1）求多项式的根 （2）已知A=1.2 3 5 0.9;5 1.7 5 6;3 9 0 1;1 2 3 4 求矩阵A的特征多项式;求特征多项式中未知数为20时的值；把矩阵A作为未知数代入到多项式中； p=1 0 -2 -4p = 1 0 -2 -4 roots（p） 2.0000 -1.0000 + 1.0000i -1.0000 - 1.0000i A=1.2 3 5 0.9;A = 1.2000 3.0000 5.0000 0.9000 5.0000 1.7000 5.0000

3、6.0000 3.0000 9.0000 0 1.0000 1.0000 2.0000 3.0000 4.0000 poly（A）1.0000 -6.9000 -77.2600 -86.1300 604.5500 polyval（ans,20） 7.2778e+004 P1=poly（A）P1 = 1.0000 -6.9000 -77.2600 -86.1300 604.5500 poly2str（P1,A A4 - 6.9 A3 - 77.26 A2 - 86.13 A + 604.554、 基本绘图命令 （1）绘制余弦曲线y=cos（t），t0，2 （2）在同一坐标系中绘制余弦曲线y=co

4、s（t-0.25）和正弦曲线y=sin（t-0.5）， t0，2 t=0:2*pi/100:2*pi; y=cos（t）; plot（t,y） y1=cos（t-0.25）; y2=sin（t-0.5）; hold on plot（t,y1,r-,t,y2,b-.5、基本绘图控制 绘制0，4区间上的x1=10sint曲线，并要求：（1）线形为点划线、颜色为红色、数据点标记为加号；（2）坐标轴控制：显示范围、刻度线；（3）标注控制：坐标轴名称、标题、相应文本；4*pi/200:4*pi; x1=10*sin（t）; plot（t,x1,r-.+ axis（0,14,-10,10） title（x

5、1=10*sin（t） xlabel（x,FontSize,18） ylabel（t6、基本程序设计 （1）编写命令文件：计算1+2+n2000时的最大n值； m=0;n=0; while（m2000）n=n+1;m=m+n;end n=n-1n = 62（2）编写函数文件：分别用for和while循环结构编写程序，求2的0到n次幂的和。1）新建sy162.m文件，然后输入以下内容并保存在work目录下。sum=0;for i=0:1:7sum=sum+2i;2） 新建sy162w.m文件，然后输入以下内容并保存在work目录下。a=0;i=0;while（i=10）a=a+2i;i=i+1;

6、（3）如果想对一个变量x自动赋值。当从键盘输入y或Y时（表示是），x自动赋为1； 当从键盘输入n或N时（表示否），x自动赋为0；输入其他字符时终止程序。在程序编辑器中输入以下内容，并按默认设置保存为函数文件。function x=abcd（）a=input（s）;switch a case y,x=1;Yn,x=0;N otherwise实验二 控制系统分析（一） 1、掌握如何使用Matlab进行系统的时域分析 2、掌握如何使用Matlab进行系统的频域分析 3、掌握如何使用Matlab进行系统的根轨迹分析 1、时域分析 （1）根据下面传递函数模型：绘制其单位阶跃响应曲线并从图上读取最大超调量

7、，绘制系统的单位脉冲响应、零输入响应曲线。 num=5*1 5 6;den=1 6 10 8;sys=tf（num,den）;step（sys） gridymax=max（y） impulse（sys）sys1=ss（sys）x0=3;1;2initial（sys1,x0）（2）典型二阶系统传递函数为：当=0.7,n取2、4、6、8、10、12的单位阶跃响应。建立命令文件，输入以下内容，保存在默认目录中。wn=2:2:12; z=0.7;0.1:12;hold onfor i=1:length（wn） Gc=tf（wn（i）2,1,2*z*wn（i）,wn（i）2）; step（Gc,t）gr

8、id on, hold off（3）典型二阶系统传递函数为：当n =6,取0.2、0.4、0.6、0.8、1.0、1.5、2.0的单位阶跃响应。wn=6;zetas=0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 1.5 2.0;t=0:length（zetas） Gc=tf（wn2,1,2*zetas（i）*wn,wn2）;grid on,hold off2、频域分析 （1）典型二阶系统传递函数为：当=0.7,n取2、4、6、8、10、12的伯德图。 bode（Gc,t）当n =6,取0.2、0.4、0.6、0.8、1.0、1.5、2.0的伯德图。3、根轨迹分析 根据下面负反馈系统的开环传递函数，绘

9、制系统根轨迹，并分析系统稳定的K值范围。sys=tf（1,1 3 2 0）rlocus（sys）x,y=ginput（1）p=x+i*y;K=rlocfind（sys,p）运行结果p = 0 + 1.4037i K = 5.9115 在0Kcleark=100;z=-2;p=0 -1 -20;num,den=zp2tf（z,p,k）;p=num+den;roots（p） -12.8990 -5.0000 -3.1010因为闭环特征方程的根全部为负值，所以系统是稳定的。2）先在work目录下建立routh.m，具体函数内容请见课本附录。然后建立.m文件，输入以下内容。s=tf（）；sys=100

10、*（s+2）/（s*（s+1）*（s+20）close_sys=feedback（sys,1）den=close_sys.den1rtab,msg=routh（den）Transfer function: 100 s + 200-s3 + 21 s2 + 20 s-s3 + 21 s2 + 120 s + 200den = 1 21 120 200rtab = 1 120 21 0 120 0 0 0msg =All elements in row 4 are zeros;劳斯表第一列全部为正，不变号，所以系统稳定。（2）根轨迹法判断系统稳定性：已知一个单位负反馈系统开环传递函数为：试在系统的

11、闭环根轨迹图上选择一点，求出该点的增益及其系统的闭环极点位置， 并判断在该点系统闭环的稳定性。g=（s+3）/（s*（s+5）*（s+6）*（s2+2*s+2）;gh=feedback（g,1）;rlocus（gh）K,poles=rlocfind（gh）运行结果：Select a point in the graphics windowselected_point = -6.3803 + 2.7640iK = 509.3252poles = -6.4319 + 2.7310i -6.4319 - 2.7310i 1.3488 + 3.0406i 1.3488 - 3.0406i -2.833

12、8有2个闭环极点在S右半平面，系统在该点不稳定。（3）Bode图法判断系统稳定性：已知两个单位负反馈系统的开环传递函数分别为：用Bode图法判断系统闭环的稳定性。g1=2.7/（s3+5*s2+4*s）;g2=2.7/（s3+5*s2-4*s）;bode（g1）Gm1,Pm1,Wcg1,Wcp1=margin（g1）gridfigure（2）bode（g2）Gm2,Pm2,Wcg2,Wcp2=margin（g2）2、系统能控性、能观性分析 已知连续系统的传递函数模型， 当分别取1，0，1时，判别系统的能控性与能观性 当=-1时，num=1 -1;den=1 10 27 18;A,B,C,D=t

13、f2ss（num,den）;Tc=ctrb（A,B）;rank（Tc）To=obsv（A,C）;rank（To）运行结果能控与能观矩阵都满秩，系统能控且能观。当=0，1时，与上类似。实验十一 古典控制系统设计-根轨迹法掌握使用根轨迹法进行控制系统设计的方法 1、 根据二阶系统如图所示，其中=0.6，n=5rad/s,当有一阶跃信号作用于系统时，试计算特征量 tr、tp、ts、p。zet=0.6;wn=5;num=wn2;den=1 2*zet*wn 0;sys=tf（num,den）sys_close=feedback（sys,1）pos,tr,ts,tp=stepchar（sys_close

14、,0.02）2、根据下面负反馈系统的开环传递函数，绘制系统根轨迹，并分析系统稳定的k值范围和使系统无超调的K值范围。sys=tf（1,1,4,5,0）x,y=ginput（3）;p= x+i*yK=rlocfind（s,p）3、 设单位负反馈系统的开环传递函数为：试确定带惯的 PD控制器的串联超前校正参数，使之满足：（1）阶跃响应的超调量：30%；（2）阶跃响应的超调时间：ts0.8 s（=0.02）。KK=5;bp=0.30;ts=0.8;delta=0.02;ng0=256;dg0=conv（1,0,conv（1,8,1,16）;g0=tf（ng0,dg0）;s=bpts2s（bp,ts,

15、delta）;ngc,dgc=rg_lead（ng0,dg0,s）;gc=tf（ngc,dgc）g0c=tf（g0*gc）;b1=feedback（g0,1）;b2=feedback（5*g0c,1）;figure（4）;step（b1,b2,bgrid onpos,tr,ts,tp=stepchar（b2,delta） 实验十二 古典控制系统设计Bode 图法掌握使用 Bode 图法进行控制系统设计的方法 1、设单位负被控对象的传递函数为：其设计要求：KK=25; Pm=40; wc=2.5;ng0=KK*1; dg0=conv（1,0,conv（0.05,1,0.25,1）;t=0:0.0

16、1:5; w=logspace（-2,2）;ngc,dgc= fg_lag_wc（ng0,dg0,w, wc）;gc=tf（ngc,dgc）,g0c=tf（g0*gc）; b2=feedback（g0c,1）;, b2,t）; axis（0,5,-0.5,1.5）; grid onfigure, bode（g0,g0c,w）; grid on,gm,pm,wcg,wcp=margin（g0c）2、设有单位负反馈系统，其开环传递函数为：，相角裕度为50度，幅值裕度为 10dB，试确定超前滞后串联校正装置，以满足性能指标。 KK=10;delta=0.05;ng0=1; dg0=conv（1,0,

17、conv（1,1,0.5,1）; b1=feedback（KK*g0,1）;gm,pm,wcg,wcp=margin（KK*g0） roots（b1.den1）Pm=45;wc=2.5;ng1,dg1=fg_lead_pm_wc（ng0,dg0,Pm,wc,w）;gc1=tf（ng1,dg1） %超前校正控制器g01=KK*g0*gc1;ng2,dg2=fg_lag_pm（g01.num1,g01.den1,w,Pm）;gc2=tf（ng2,dg2） %滞后校正控制器g02=g01*gc2; b2=feedback（g02,1）;bode（KK*g0,g02,w）, grid on;gm,pm

18、,wcg,wcp=margin（g02）figure,step（b1, grid on;pos,tr,ts,tp=stepchar（b2,delta）gc=zpk（KK*gc1*gc2） 实验十三 控制系统SIMULINK 仿真学习使用 SIMULINK 进行系统仿真的方法 1、Simulink的基本操作 （1）运行 Simulink （2）常用的标准模块和模块的操作2、系统仿真及参数设置 （1）算法设置（Solver） （2）工作空间设置（Workspace I/O） 3、使用Simulink创建系统,求解非线性微分方程 其初始值为,绘制函数的波形。第一个积分环节initial condit

19、ion 为0，第二个积分环节为2。4、已知系统结构图如下：图1 含饱和非线性环节系统方框图已知输入为信号电平从 16，非线性环节的上下限为1，仿真时间为10秒，试绘制系统的响应曲线。5、PID控制系统的结构如图所示，试设计串联补偿器，使系统速度稳态误差小于 10%，相角裕量 PM=45，并对系统进行仿真。图2 典型 PID控制系统结构图 %PID校正装置的函数模型为Kp*1+1/（Ti*S）+Td*S;在此Kp=10；假设Ti=1.50;Td=0.25clear;num1=400;den1=conv（1,0,1,30,200）;G1=tf（num1,den1）;figure;step（feed

20、back（G1,1）,5）;bode（G1）;grid;Kv=10;%根据误差小于10%得来Ti=1.50;%假定的Td=0.25; %假定的Gc=Kv*（Ti*Td*s*s+Ti*s+1）/（Ti*s）;%通分后的PID模型bode（G1*Gc）;step（feedback（G1*Gc,5）,2.5）;G=G1*Gc;要求速度误差小于10%，即在单位斜坡输入的响应误差小于10%。Transfer FcnTransfer Fcn1上面几乎重合的两条曲线分别为单位斜坡曲线与校正后的响应曲线，可看出误差已经很小，几乎与原曲线重合，已经满足题设要求，达到了设计PID的目的。进一步可绘制系统波特图，验证相角裕量 PM45