计算机仿真复习.doc

1、计算机仿真复习 （1） 给定被控对象,（a） 试利用Matlab建立其状态空间表达式；MATLAB程序为：num=1 1 1;den=1 6 11 6;A,B,C,D=tf2ss(num,den)运行结果为：A = -6 -11 -6 1 0 0 0 1 0B = 1 0 0C = 1 1 1D = 0（b） (b)在采样周期0.1时进行离散化。MATLAB程序为：K=1,Z=-1/2+1/2*i*3(1/2);-1/2-1/2*i*3(1/2)P=-1;-2;-3;,T=0.1;A,B,C,D=zp2ss(Z,P,K)运行结果为：A = -1.0000 0 0 1.0000 -5.0000

2、-2.4495 0 2.4495 0B = 1 0 0C = 1.0000 -4.0000 -2.0412D = 0（2）已知两子系统的传递函数分别为 试利用Matlab求两个子系统串联、并联时的传递函数。并用Simulink实现，两种方法进行对比分析。1. 用matlab求法：Matlab程序为：num1=1;den1=1 3 1;num2=1;den2=1 3;num3,den3=series(num1,den1,num2,den2)num4,den4=parallel(num1,den1,num2,den2)运行结果为：num3 = 0 0 0 1den3 = 1 6 10 3num4

3、= 0 1 4 4den4 = 1 6 10 32. 用Simulink仿真方法Simulink编辑（3）已知系统的方框图如下图所示，求系统的传递函数。Matlab程序为：num1=10;den1=1 1;num2=1;den2=2 0.5;num5,den5=series(num1,den1,num2,den2);num4=0.1;den4=1;num6,den6=feedback(num5,den5,num4,den4);num3=540;den3=1;num7,den7=series(num3,den3,num6,den6);num8=1;den8=1;num,den=feedback(

4、num7,den7,num8,den8);printsys(num,den)运行结果为：num/den = 5400 - 2 s2 + 2.5 s + 5401.5（4）试用三种方法分别判断下述系统的稳定性。（a） (b)代码1：A=-1 1;2 -3;p=poly(A);r=roots(P);ii=find(real(r)0);n=length(ii);if(n0) disp(System is Unstable);else disp(System is Stable);end显示结果:r =-5.5064 0.4371 + 0.7643i 0.4371 - 0.7643i -0.6839

5、+ 0.4849i -0.6839 - 0.4849iSystem is Stable代码2：num=1 2 1 1 2;den=1 5 1 1 2 1;r=roots(den),pzmap(num,den)显示结果：r =-4.8196 0.4133 + 0.6826i 0.4133 - 0.6826i -0.5035 + 0.2689i -0.5035 - 0.2689i有上图和运行结果可以看出在右半s平面有两个极点，所以系统不稳定。程序段2：num=1 2 1 1 2;den=1 5 1 1 2 1;num,den=cloop(num,den);r=roots(den),zplane(n

6、um,den)r = -5.5064 0.4371 + 0.7643i 0.4371 - 0.7643i -0.6839 + 0.4849i -0.6839 - 0.4849i由结果可知，系统在z平面的单位圆外有一个极点，故系统不稳定。 (5)对于典型二阶系统试绘制出无阻尼自然振荡频率，阻尼比分别为0.2,0.6,1.0,1.4,1.8,2.2,2.6,3.0时系统的单位阶跃响应曲线。wn=3;zata=0.2:0.4:3;figure(1)hold onfor A=zata num=wn.2; den=1 2*A*wn num; step(num,den)endtitle(单位阶跃响应曲线)

7、hold off运行结果：仿真技术是一门利用物理模型或数学模型模拟实际环境进行科学实验的技术。 仿真的优点是：经济、可靠、实用、安全、灵活和多次重复使用。 它所遵循的基本原则是相似性原理。仿真分类：依据相似原理，分为：物理仿真，数学仿真和混合仿真依据被研究系统的特征分为：连续系统仿真和离散事件系统仿真控制系统辅助设计变换法（频域法）单输入单输出系统状态空间法（时域法）多变量控制系统矩阵运算1、矩阵的元素表示2、特殊矩阵表示3、矩阵基本运算绘图1、subplot2、plot系统模型的转换模型之间的连接（串、并、反馈）系统离散化simulink的启动（三种方法）基本模块给出模块结构图，写出表达式稳定性判断时域分析（单位阶跃