(完整word版)控制系统CAD课程形考作业三参考答案

1、控制系统 CAD形成性考核册-1 -第5章一、填空题1.在控制系统时域分析时，常用的时域动态性能指标有：上升时间tr、_、_和_ 。（峰值时间咯调节时间 ts、超调量b%）2.MATLAB 中 step（）函数是_函数。它可以用来_ 或求取_。（单位阶跃响应、绘制单位阶跃响应波形图，输出量的数值向量）3.impulse 函数不带输出变量时，可在当前窗口中直接绘制出系统的 -。（单位冲激响应曲线）4.在 MATLAB 中，欲求取系统的时域性能，可以利用鼠标和菜单的操作，在单位阶跃响应曲线上求取，也可以 _ 求取。（编制简单程序）5.要判别系统的稳定性，可使用的MATLAB 函数有_ _ 和-四个

2、函数。若要直接求出系统闭环特征方程的根，应使用 - 函数。(roots()、zpkdata()、tf2zp()、pzmap()、roots()控制系统CAD作业3姓名:学号:得分:教师签名：控制系统 CAD形成性考核册-2 -6.若在 Simulink 仿真集成环境中分析系统在斜坡信号和阶跃信号作用下系统的稳态误差，在 Simulink 建模时，可分别选用模块作为系统的输入信号模块。(Step、控制系统 CAD形成性考核册-3 -Ramp)二、写出下列程序(命令)的功能或执行结果1. G=zpk(,-1+3*l,-1-3*i,3) step(G)绘制岀G(s)二(s 13j)(s 1 3j)的

3、单位阶跃响应曲线2.num=7*1,5;de n=conv(1,0,0.conv(1,10,1,1);gm,pm,wg,wc=margi n(nu m,den)7(s 5)求系统G(s)=飞_ - 的幅值裕度和相角裕度s2(s+10)(s+1)3.num=5*1,5,6;den=1,6,10,8;impulse (num,den);gridon ;求三阶系统的G(s5(s2 5s 6)32单位阶跃响应和单位冲激响应。s 6s 10s 8三、编程题n21.典型二阶系统传递函数为：G(s)2n2，阻尼比Z的值为 0.4，试编制s +2r00ns +灼n程序绘制出自然振荡角频率3n从 1 变化到 1

4、0 (每次递增 2)的单位阶跃响应曲线，并对系统的动态性能的变化作定性分析。clc;clf;clear控制系统 CAD形成性考核册-4 -wn=1,3,5,7,9;%自然振荡角频率dr=0.4;%阻尼比t=linspace(0,20,200);%将时间 t 在 0-20 间 200 等分hold on;%打开图形叠加功能(同一个坐标上画多条曲线)for j=1:5num=wn(j)A2;den=1,2*dr*wn(j),0;%开环传递函数分母多项式系数Gk=tf(num,den);%求得开环传递函数Gb=feedback(Gk,1);%求得闭环传递函数step(Gb);grid;%画图gtex

5、t(strcat(wn=,num2str(j) %添加鼠标文字注释，strcat()为字符串连接函数end随着自然振荡角频率3n的增大，系统的响应速度加快。492.设单位反馈系统的开环传递函数：Gk(s)2，试求系统的单位阶跃响应的性s +10.5s能指标 肌、tS(2%误差带)。clc;clearnum=49;den=1 10.5 0;Gk=tf(num,den)%求得开环传递函数Gb=feedback(Gk,1,-1)%求得单位反馈的闭环传递函数y,t=step(Gb);%求取单位阶跃响应%计算调节时间控制系统 CAD形成性考核册-5 -Cend=dcgain(Gb);%求取系统的终值n=

6、length(t);%求得仿真时间 t 序列的长度while(y(n)0.98*Cend)&(y(n)num=7 7;den=conv(conv(1 0,1 3),1 4 5); Gk=tf(num,den);Gb=feedback(Gk,1,-1)Transfer function:7 s + 7sA4 + 7 sA3 + 17 sA2 + 22 s + 7r=roots(1 7 17 22 7) r =-4.0287-1.2632 + 1.5198i-1.2632 - 1.5198i3.单位负反馈系统的开环传递函数为:Gk(s)=7(s+1)s(s 3)(s24s 5)试求在单位斜

7、坡输控制系统 CAD形成性考核册-6 -0.4449闭环特征根的实部均为负，系统稳定。rss=tf(1 0,0 1);Kv=dcgain(rss*Gk)essv=1/Kvessv = 2.1429一、填空题2.根轨迹法的实质就是依据反馈系统中开、闭环 _间的关系，由 _ 的零、极点直接寻求 _ 的总体规律。（传递函数、开环传递函数、闭环根轨迹）3.根据给定的根轨迹增益向量k，绘制系统sys 的部分根轨迹的MATLAB 函数是_。( rlocus(sys,k)4.计算与根轨迹上任一闭环极点相对应的根轨迹增益的（rlocfind （）二、编程分析题1.已知单位反馈系统的开环传递函数，试用MALAB

8、 编程绘出系统根轨迹。1.所谓根轨迹，是指控制系统开环传递函数的某一参数（如开环增益）从变化到_时,_ 在 s 平面上移动的轨迹。（零、无穷大、闭环特征根）MATLAB 函数是控制系统 CAD形成性考核册-7 -(1) num=1;den=conv(conv(1 0,0.2 1),0.5 1)sys=tf(num,den);G(s)二Ks(0.2s 1)(0.5s 1)G(s)二K(s 1)s(2s 1)控制系统 CAD形成性考核册-8 -rlocus(sys);(2) num=1 2;den=conv(1 0,2 1)sys=tf(num,den);rlocus(sys);根轨迹的起点和终点

9、。num=1 1 0 4; den=1 3 7 0;G=tf(num,den); rlocus(G)； p=roots(den) z=roots(num)2.已知控制系统的开环传递函数为32s s432s 3s7s，试用 MALAB分析该系统的Root LocusRoot Locus控制系统 CAD形成性考核册-9 -P =0-1.5000 + 2.1794i-1.5000 - 2.1794i z =-2.00000.5000 + 1.3229i0.5000 - 1.3229i图中显示了该系统的根轨迹。可以看到，该系统有3 个开环极点和 3 个开环零点，因此根轨迹有3 个分支，它们的起点是开环

10、极点0,-1.5+2.18j 和-1.5-2.18j，终点是开环零点-2,0.5+1.32 和 0.5-1.32j，根轨迹的一个分支从极点 0 开始，终于零点-2;另两条分支分别从极点-1.5+2.18j 和-1.5-2.18j 开始，从圆弧变化，最后分别 终于零点0.5+1.32 和 0.5-1.32j。K3.已知单位负反馈控制系统的开环函数为Gk(S)，请利用 MATLAB 分S(s + 6)(s + 3)析该系统临界稳定时的K 值与系统的闭环极点，并求根轨迹与虚轴交点处的根轨迹增益。 num=1 den=conv(conv(1 0,1 6),1 3) G=tf(num,den); rlocus(G);ILIA.,IIRoot Locus-1.5-1-0.5Real Axis00.515 2 525 0 5 o 0 fcHXA yfaKpaa m控制系统 CAD形成性考核册-10 - k=0:0.1:100;