控制系统仿真试卷

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1、装订线考生答题不得超过此线广东技术师范学院2014—2015学年度第1学期期未考查试卷科目:控制系统数字仿真系别:自动化学院班级:12电本一班姓名:徐惠彬学号:2012104143024题目一二三四五六总分标准分数151515152515100实得分数评卷人答题注意事项:以下题目请大家在计算机上完成,并将结果写成电子文档上交。电子文档中对每道题目的回答应包含以下几项内容:仿真程序代码、仿真结果截图、仿真实验简要结论。1.简化以下的结构图,并求出其闭环传递函数Y(S)/R(S)。答:程序如下symsG1G2G3G4G5H1H2H3b1=G1*H1+H1;b2=G2/(1+G2*b1);b3=

2、b2*G3;b4=b3/(1+b3*H2);18b5=G1*b4;b6=b5/(1-b5*G4);pretty(b6)结果如下:1.已知单位负反馈系统的开环传递函数为,试求时的单位阶跃响应指标,并说明阻尼系数大小变化对二阶系统性能的影响。答:①阻尼比分别为0.2时,程序如下:s=tf('s');G1=25/[s*(s+0.4)];GO=feedback(G1,1,-1);[y,t]=step(GO);C=dcgain(GO);[max_y,k]=max(y);peak_time=t(k)max_overshoot=100*(max_y-C)/Cs=length(t);whiley(s)>0

3、.98*C&&y(s)<1.02*C18s=s-1;endsetting_time=t(s)step(GO)peak_time=0.6283,max_overshoot=88.1820,setting_time=19.4779即超调量=88.1820,峰值时间=0.6283,调节时间=19.4779②阻尼比分别为0.7时,程序如下:s=tf('s');G1=25/[s*(s+1.4)];GO=feedback(G1,1,-1);[y,t]=step(GO);C=dcgain(GO);[max_y,k]=max(y);peak_time=t(k)max_overshoot=100*(max_

4、y-C)/Cs=length(t);18whiley(s)>0.98*C&&y(s)<1.02*Cs=s-1;endsetting_time=t(s)step(GO)peak_time=0.6283,max_overshoot=64.1025,setting_time=5.2150即超调量=64.1025,峰值时间=0.6283,调节时间=5.2150③阻尼比分别为1时,程序如下:s=tf('s');G1=25/[s*(s+2)];GO=feedback(G1,1,-1);[y,t]=step(GO);C=dcgain(GO);[max_y,k]=max(y);peak_time=t(k)

5、18max_overshoot=100*(max_y-C)/Cs=length(t);whiley(s)>0.98*C&&y(s)<1.02*Cs=s-1;endsetting_time=t(s)step(GO)peak_time=0.6283,max_overshoot=52.5506,setting_time=3.8956即超调量=52.5506,峰值时间=0.6283,调节时间=3.8956阻尼系数大小变化对二阶系统性能的影响:阻尼系数越大,超调量越小,调节时间越小,系统动态性能越好。1.系统开环传递函数,试绘制出该系统的根轨迹,确定根轨迹与虚轴的交点,并求出令系统稳定的边界K值。答

6、:当K从0变化到无穷时,系统的根轨迹可以通过以下的语句来给出。18clfGH=tf(1,conv([1,3,0],[1,10,25]));rlocus(GH);[K,P]=rlocfind(GH)选中根轨迹与虚轴的交点,则交点处的增益及对应的闭环特征根就显示出来。Selectapointinthegraphicswindowselected_point=0.0048+2.3033iK=264.6814P=-6.4550+2.5882i-6.4550-2.5882i-0.0450+2.3389i-0.0450-2.3389i结论:通过交互选取了系统临界稳定时的极点,并给出了临界稳定时的增益值

7、。知系统稳定时0<=K<=264.6。由以上可以看出当K=264.6814时,闭环的四18个极点分别为:-6.4550+2.5882i,-6.4550-2.5882i,-0.0450+2.3389i,-0.0450-2.3389i。-6.4550+2.5882i和-6.4550-2.5882i与其它两个极点相比,距虚轴距离较远,为非主导极点,其它两个极点为主导极点,则该系统可降阶为二阶系统。因此系统的阶跃响应应为振荡收敛

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