MATLAB语言与控制系统仿真-参考答案-第5章

MATLAB语言与控制系统仿真实训教程-参考答案-第5章15.6控制系统的时域响应MATLAB仿真实训5.6.1实训目的1.学会利用MATLAB绘制系统的单位阶跃响应曲线，掌握读取系统动态性能指标的方法；2.学会利用MATLAB绘制系统的单位脉冲响应曲线的方法；3.掌握利用MATLAB绘制系统的零输入响应曲线的方法；4.掌握利用MATLAB绘制系统的一般输入响应曲线的方法；5.学会通过仿真曲线读取相关信息，并依据有关信息进行系统的时域分析。5.6.2实训内容1.编写程序求取下列各系统的单位阶跃响应，完成表5-5并记录相关曲线。162.316)(21sssG164.216)(22sssG166.116)(23sssG1616)(24sssG解：n1=16;d1=[1,3.2,16];sys1=tf(n1,d1);step(sys1)n2=16;d2=[1,2.4,16];sys2=tf(n2,d2);step(sys2)MATLAB语言与控制系统仿真实训教程-参考答案-第5章2n3=16;d3=[1,1.6,16];sys3=tf(n3,d3);step(sys3)n4=16;d4=[1,1,16];sys4=tf(n4,d4);step(sys4)MATLAB语言与控制系统仿真实训教程-参考答案-第5章3表5-5序号nmaxcptst(%5)计算值实验计算值实验计算值实验值10.441.25381.250.85690.8632.18752.120.341.37231.370.82330.8282.91672.8130.241.52661.530.80160.84.37504.940.12541.67311.670.79160.8037.00007.33z1=0.4;w=4;cmax1=1+exp(-z1*pi/sqrt(1-z1^2));tp1=pi/(w*sqrt(1-z1^2));ts1=3.5/(z1*w);[cmax1,tp1,ts1]ans=1.25380.85692.1875z2=0.3;w=4;cmax2=1+exp(-z2*pi/sqrt(1-z2^2));tp2=pi/(w*sqrt(1-z2^2));ts2=3.5/(z2*w);[cmax2,tp2,ts2]MATLAB语言与控制系统仿真实训教程-参考答案-第5章4ans=1.37230.82332.9167z3=0.2;w=4;cmax3=1+exp(-z3*pi/sqrt(1-z3^2));tp3=pi/(w*sqrt(1-z3^2));ts3=3.5/(z3*w);[cmax3,tp3,ts3]ans=1.52660.80164.3750z4=0.125;w=4;cmax4=1+exp(-z4*pi/sqrt(1-z4^2));tp4=pi/(w*sqrt(1-z4^2));ts4=3.5/(z4*w);[cmax4,tp4,ts4]ans=1.67310.79167.0000说明：对于二阶欠阻尼系统（10），若系统的闭环传递函数为2222)(nnnsssΦ则系统单位阶跃响应的输出最大值21max1ec峰值时间21npt调整时间估算值nst5.3（以5%为误差带）nst4.4（以2%为误差带）2.已知二阶系统的闭环传递函数如下，编程求取系统的单位阶跃响应并完成表5-6，记录相关曲线。（1）828)(21sssΦ（2）10210)(22sssΦ（3）12212)(23sssΦ（4）16216)(24sssΦMATLAB语言与控制系统仿真实训教程-参考答案-第5章5n1=8;d1=[1,2,8];sys1=tf(n1,d1);impulse(sys1)n2=10;d2=[1,2,10];sys2=tf(n2,d2);impulse(sys2)n3=12;d3=[1,2,12];sys3=tf(n3,d3);impulse(sys3)MATLAB语言与控制系统仿真实训教程-参考答案-第5章6n4=16;d4=[1,2,16];sys4=tf(n4,d4);impulse(sys4)表5-6序号nmaxc实验pt实验10.3542.8281.790.44220.3163.1622.080.44230.2893.4642.360.38740.2542.840.3513.已知某单位负反馈系统的开环传递函数为)11.0)(1(5)(ssssG若系统的输入信号分别为MATLAB语言与控制系统仿真实训教程-参考答案-第5章7（1）tu1，)20,0(t（2）tteu5.02，)20,0(t（3）tetu5.03)2sin(，)20,0(t（4）tetu34)2cos(，)20,0(t编写程序分别求取系统的在给定的输入信号下的响应，记录相应的曲线。n=5;d=conv([1,1,0],[0.1,1]);[nc,dc]=cloop(n,d)sysc=tf(nc,dc);t=0:0.01:20;u1=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,u1,t);subplot(222);lsim(sysc,u2,t);subplot(223);lsim(sysc,u3,t);subplot(224);lsim(sysc,u4,t);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）uxx114001uxy65.30a1=[-1,0;0,-4];b1=[1;1];c1=[0,3.5];d1=6;MATLAB语言与控制系统仿真实训教程-参考答案-第5章8sys1=ss(a1,b1,c1,d1);subplot(1,2,1);step(sys1);subplot(1,2,2);impulse(sys1);（2）uxx733412219553641251308342xy05132301a2=[2,4,3,8;0,3,1,5;2,1,4,6;3,5,-5,9];b2=[1,2;2,1;4,3;3,7];c2=[1,0,3,2;3,1,5,0];d2=0;sys2=ss(a2,b2,c2,d2);step(sys2)impulse(sys2)MATLAB语言与控制系统仿真实训教程-参考答案-第5章9（3）)53)(4)(5()8.13.6)(2(5)(23sssssssGsysa=zpk([-2],[-5;-4],[5])Zero/pole/gain:5(s+2)-----------(s+5)(s+4)sysb=tf([6.3,1.8],[1,3,0,5])Transferfunction:6.3s+1.8---------------s^3+3s^2+5sys3=sysa*sysbZero/pole/gain:31.5(s+2)(s+0.2857)-------------------------------------------------------(s+5)(s+4)(s+3.426)(s^2-0.426s+1.459)step(sys3)impulse(sys3)MATLAB语言与控制系统仿真实训教程-参考答案-第5章105.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）sysa1=tf([5],[1,3,5]);sysa2=zpk([-2],[0;-3;-5],[20]);sysa3=tf([0.1,1],[2,1]);sysa=sysa1*sysa2*sysa3Zero/pole/gain:5(s+2)(s+10)------------------------------------------------s(s+3)(s+5)(s+0.5)(s^2+3s+5)step(sysa)impulse(sysa)MATLAB语言与控制系统仿真实训教程-参考答案-第5章11（b）sysb1=tf([22,1],[1,5,23,15]);sysb2=zpk([-6],[0;-3;-10],[0.2]);sysb3=5*tf([0.6,1],[2,1])*tf([1.5,1],[3,7,1]);sysb=sysb1-sysb2+sysb3Zero/pole/gain:0.75(s+32.84)(s+10.05)(s+3.02)(s+2.269)(s+0.5509)(s-0.0083)(s^2+0.6734s+0.3865)--------------------------------------------------------------------------------------------------------------------s(s+3)(s+2.18)(s+0.7582)(s+0.5)(s+10)(s+0.1529)(s^2+4.242s+19.78)step(sysb)impulse(sysb)(c)MATLAB语言与控制系统仿真实训教程-参考答案-第5章12G1=tf([10],[1,2,0]);G2=cloop(tf([1],[0.5,1]),1)Transferfunction:1------------0.5s+1G2=feedback(tf([1],[0.5,1]),1,-1)Transferfunction:1------------0.5s+2G=G1*G2Transferfunction:10---------------------------0.5s^3+3s^2+4sH=tf([3],[1,6,0])+tf([1],[0.1,1])Transferfunction:s^2+6.3s+3-----------------------------0.1s^3+1.6s^2+6ssys=G/(1+G*H)Transferfunction:0.5s^6+11s^5+82s^4+244s^3+240s^2------------------------------------------------------------------------------------------------------------------0.025s^9+0.7s^8+7.6s^7+41.2s^6+123s^5+231.1s^4+340s^3+342s^2+120sstep(sys)impulse(sys)MATLAB语言与控制系统仿真实训教程-参考答案-第5章13MATLAB语言与控制系统仿真实训教程-参考答案-第5章146.设三阶系统闭环传递函数为81066)52()()(232ssssssRsCs）（试绘制其单位阶跃响应在]3.5,2.1[t内的部分响应曲线。n1=[1,5,6];d1=[1,6,10,8];sys1=tf(n1,d1);sys=2*sys1Transferfunction:2s^2+10s+12---------------------------s^3+6s^2+10s+8step(sys，1.2:0.01:5.3)5352ss)5)(3()2(20ssss1