控制系统数字仿真与CAD习题.pdf

《控制系统数字仿真与CAD习题.pdf》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、控制系统计算机仿真及辅助设计课程上机作业1月5日上机作业一：2-1思考题：（1）数学模型的微分方程，状态方程，传递函数，零极点增益和部分分式五种形式，各有什么特点？（2）数学模型各种形式之间为什么要互相转换？（3）控制系统建模的基本方法有哪些？他们的区别和特点是什么？（4）控制系统计算机仿真中的“实现问题”是什么含意？（5）数值积分法的选用应遵循哪几条原则？（1）微分方程是直接描述系统输入和输出量之间的制约关系，是连续控制系统其他数学模型表达式的基础。状态方程能够反映系统内部各状态之间的相互关系，适用于多输入多输出系统。传递函数是零极点形式和部分分式形式的基础。零极点增益形式可用于分

2、析系统的稳定性和快速性。利用部分分式形式可直接分析系统的动态过程。（2）不同的控制系统的分析和设计方法，只适用于特定的数学模型形式。（3）控制系统的建模方法大体有三种：机理模型法，统计模型法和混合模型法。机理模型法就是对已知结构，参数的物理系统运用相应的物理定律或定理，经过合理的分析简化建立起来的各物理量间的关系。该方法需要对系统的内部结构和特性完全的了解，精度高。统计模型法是采用归纳的方法，根据系统实测的数据，运用统计规律和系统辨识等理论建立的系统模型。该方法建立的数学模型受数据量不充分，数据精度不一致，数据处理方法的不完善，很难在精度上达到更高的要求。混合法是上述两种方法的结合。

3、（4）“实现问题”就是根据建立的数学模型和精度，采用某种数值计算方法，将模型方程转换为适合在计算机上运行的公式和方程，通过计算来使之正确的反映系统各变量动态性能，得到可靠的仿真结果。（5）数值积分法应该遵循的原则是在满足系统精度的前提下，提高数值运算的速度和并保证计算结果的稳定。2-2.用matlab语言求下列系统的状态方程、传递函数、零极点增益、和部分分式形式的模型参数，并分别写出其相应的数学模型表达式：32s7s24s24(1)G（s）=432s10s35s50s242.25-5-1.25-0.54.2.25-4.25-1.25-0.252(2)Eq

4、uationSection(Next)X=Xu0.25-0.5-1.25-121.25-1.75-0.25-0.750y=[0202]X解：（1）程序代码如下：clear;clc;num=[172424];den=[110355024];[Z,P,K]=tf2zp(num,den);[A,B,C,D]=zp2ss(Z,P,K);[R,P1,H]=residue(num,den);G1=tf(num,den)G2=zpk(Z,P,K)G3=ss(A,B,C,D)程序的输出结果如下：Transferfunction:s^3+7s^2+24s+24----

5、-----------------------------s^4+10s^3+35s^2+50s+24Zero/pole/gain:(s+1.539)(s^2+5.461s+15.6)-------------------------------(s+4)(s+3)(s+2)(s+1)a=x1x2x3x4x1-3-1.41400x21.414000x311.088-7-3.464x4003.4640b=u1x11x20x30x40c=x1x2x3x4y111.088-1.5391.038d=u1y10Continuous-timemodel.（2）程序代码如下：clear;clc;A

6、=[2.25-5-1.25-0.52.25-4.25-1.25-0.250.25-0.5-1.25-11.25-1.75-0.25-0.75];B=[4220];C=[0202];D=0;[num,den]=ss2tf(A,B,C,D);[Z,P,K]=ss2zp(A,B,C,D);[R,P1,H]=residue(num,den);G1=tf(num,den)G2=zpk(Z,P,K)G3=ss(A,B,C,D)程序输出结果如下：Transferfunction:4s^3+14s^2+22s+15--------------------------------------s^4+4

7、s^3+6.25s^2+5.25s+2.25Zero/pole/gain:4(s+1.5)(s^2+2s+2.5)--------------------------(s+1.5)^2(s^2+s+1)a=x1x2x3x4x12.25-5-1.25-0.5x22.25-4.25-1.25-0.25x30.25-0.5-1.25-1x41.25-1.75-0.25-0.75b=u1x14x22x32x40c=x1x2x3x4y10202d=u1y10Cont