《控制系统CAD课程形考作业四参考答案.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《控制系统CAD课程形考作业四参考答案.docx（10页珍藏版）》请在三一办公上搜索。
1、控制系统CAD课程形考作业四参考答案控制系统CAD形成性考核册 控制系统CAD作业4 第7章 一、填空题 1. A(w)=姓 名： 学 号： 得 分： 教师签名： y(w)=G(jw)称为系统的幅频特性，它描述系统对_输入信号的稳x0态响应_衰减的特性。f(w)=G(jw)称为系统的_特性，它描述系统对不同频率输入信号的稳态响应，相位滞后或超前的特性。 2. 若sys为系统传递函数，在函数mag,phase,w=bode(sys)中，函数的返回值mag 和phase 分别表示 和 。3. 若sys为系统传递函数，函数margin (sys)的功能是： ，它和4. 若sys为系统传递函数，函数n
2、yguist (sys)的功能是： 。二、简答题 1. 已知单位负反馈系统的开环传递函数为：G(s)=K，利用bode函数可分s(s+1)(s+5)别绘制出K取不同值时系统的Bode图如题图7-1所示，请根据Bode图，分析系统开环增益K对系统稳定性的影响。 - 1 - 控制系统CAD形成性考核册 Magnitude (dB)Bode Diagram50210-50-90-135Phase (deg)-180-225-27010-1100101Frequency (rad/sec)题图7-1 不同K取值下的系统Bode 图 ，相位裕量约为-23度，对应的闭环系统为不稳定。） 2. 在上题的Bo
3、de图中，简述用鼠标移动的方法求取稳定裕量的步骤。 在Bode图曲线上任意一点用鼠标左键单击，曲线上便会标注出“”，同时系统会显示单击点的对数幅频值以及对应的频率。此时若按住鼠标左键并拖动图中的“”，则显示的数据随着“”位置的改变而变化。 在开环对数频率特性上，幅值裕量的定义为：h=-20lgGk(jwg)， 相位裕量的定义为：g位裕量 o=j(wc)-(-p)。，据此即可求出系统的幅值裕量和相三、编程题 1. 若系统的单位阶跃响应为：y(t)=1-1.8e-4t+0.8e-9t (t0)，试求系统的频率特性表达式。 syms t s w; Y=1-1.8*exp(-4*t)+0.8*exp(
4、-9*t); R=1; YS=laplace(Y,t,s); RS=laplace(R,t,s); GS=YS/RS; - 2 - 控制系统CAD形成性考核册 GSS=simple(GS); GSF=factor(GS); GW=subs(GSF,s,i*w) 36(9+jw)(4+jw)102. 已知系统的开环传递函数为G(s)H(s)=，试分别计算当=0.5s(2s+1)(s2+0.5s+1)GW =36/(i*w + 9)*(i*w + 4) 即：G(jw)=和=2时开环频率特性的幅频值A()和幅角值()。 clc;clear w=0.5,2; % =0.5、2 % 求得传递函数 % 求
5、得频率响应 % 求复数H的模 % 求复数H的幅角并把单位转化为度 num=10;den=conv(conv(1 0,2 1),1 0.5 1); G=tf(num,den); for j=1:length(w) H=freqresp(G,w(j); mag=abs(H); phase=angle(H)*180/pi; disp(w=,num2str(w(j) disp(幅频=,num2str(mag) disp(幅角=,num2str(phase) end w=0.5 幅频=17.8885 幅角=-153.4349 w=2 幅频=0.38348 幅角=32.4712 3. 已知系统的开环传递函
6、数为：Gk(s)=10。 s(0.1s+1)(0.04s+1)试：绘制对数幅频特性曲线以及相频特性曲线； 确定系统相位裕量和幅值裕量h以及对应的截止频率c和相位穿越频率g。 clc;clf;clear num=10; den=conv(conv(1 0,0.1 1),0.04 1); Gk=tf(num,den) bode(Gk);grid Gm,Pm,Wg,Wc=margin(Gk) Gmdb=20*log10(Gm) % 求得系统的稳定裕量以及对应的频率 % 将幅值裕量转化为分贝值 % 开环传递函数分母多项式系数 % 求得开环传递函数 - 3 - 控制系统CAD形成性考核册 Gm = 3.
7、5000 Pm = 35.7873 Wg = 15.8114 Wc = 7.6120 Gmdb = 10.8814 4. 设负反馈系统的开环传递函数为：Gk(s)=值。 clc;clear den=conv(1 0,1 -10); t=0:0.01:100; for i=1:length(t) num=10*t(i) 1; Gk=tf(num,den); Gm,Pm,Wg,Wc=margin(Gk); if Gm=1|Pm=0 t(i) break end end ans=1 % 求得系统的稳定裕量及对应的频率 10(ts+1)，试确定系统闭环稳定时的临界s(s-10)5. 已知单位反馈系统的
8、开环传递函数为：Gk(s)=幅频特性曲线，并求出系统的谐振峰值和谐振频率。 clc;clf;clear num=5;den=conv(conv(1 0,0.1 1),1 1); Gk=tf(num,den) w=0:0.01:100; M,n=max(mag); Mr=20*log10(M) wr=w(n) Mr =12.6957 - 4 - % 求取谐振频率 % 绘制闭环对数频率特性 bode(Gb,w);grid % 求取开环传递函数 % 求取闭环传递函数 % 设定分析的频率起止范围 % 求得频率响应 % 求取谐振峰值幅值 Gb=feedback(Gk,1,-1) 5，试绘制出系统的闭环s
9、(0.1s+1)(s+1)mag,phase=bode(Gb,w); 控制系统CAD形成性考核册 wr = 2.1500 第8章 一、填空题 1. 常用的串联校正有 、 和 三种方式。 2. 某串联校正装置的传递函数为：Gc(s)=0.4s+1，该串联校正装置提供的是 0.1s+1 校正。它能改善系统的 。超前、稳定性和快速性 3. MATLAB提供的单输入/单输出系统可视化设计工具 SISO Design Tool是一种基于 或 的系统设计工具。 4. 欲使用SISO Design Tool 对系统进行校正设计，需在MATLAB命令窗口输入 命令启动SISO Design Tool。rlto
10、ol(sys) 二、简答题 在使用SISO Design Tool对系统进行校正设计时，若要调整校正装置提供的零、极点位置，系统提供了哪两种方法？请简述各自的操作步骤。 三、编程题 1. 已知某单位反馈系统开环传递函数为：Gk(s)=10，校正装置的传递函数为：s(2s+1)Gc(s)=(10s+1)(2s+1)，试绘制出系统校正前和校正后的对数幅频特性曲线以及校正装置的(100s+1)(0.2s+1)对数幅频特性曲线，并求出校正后的相位裕量(c)。 clc;clf;clear num0=10;den0=conv(1 0,2 1); numc=conv(10 1,2 1);denc=conv(
11、100 1,0.2 1); - 5 - 控制系统CAD形成性考核册 G0=tf(num0,den0) Gc=tf(numc,denc) Gk=G0*Gc Gm,Pm,Wg,Wc=margin(Gk); bode(G0,b,Gk,r,Gc,g);grid Pm = 73.6339 2. 单位负反馈系统的开环传递函数为：Gk(s)=1000，若要求其相位裕量s(0.001s+1)(0.1s+1) 45o，试确定串联校正装置的传递函数。 clc;clf;clear num0=1000;den0=conv(1 0,conv(0.001 1,0.1 1);G0=tf(num0,den0) Gm0,Pm0
12、,Wg0,Wc0=margin(G0); r=45;ep=10;r0=Pm0; p=(r-r0+ep)*pi/180; % 计算需附加的相角 % 计算 % 求得校正前系统的幅频 a=(1+sin(p)/(1-sin(p); mag20=20*log10(mag0); Mcm=-10*log10(a); Wm=spline(mag20,w,Mcm); T=1/(Wm*sqrt(a); numc=a*T 1;denc=T 1; Gc=tf(numc,denc) G=G0*Gc Gm,Pm,Wg,Wc=margin(G) figure(1) bode(G0,b,G,r,Gc,g);grid G0b=feedback(G0,1);Gb=feedback(G,1) figure(2) step(Gb,r);grid Transfer function: 0.01794 s + 1 - 0.00179 s + 1 % 校正装置的传递函数 % 求得m % 求得校正前系统的稳定裕量以及对应的频率 mag0,phase0,w=bode(G0); - 6 -
