控制系統(tǒng)仿真試題A卷(共10頁)

1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上 裝 訂 線 考 生 答 題 不 得 超 過 此 線 廣東技術(shù)師范學(xué)院 20132014學(xué)年度第 一學(xué)期期未考查試卷科 目：控制系統(tǒng)仿真 （A）卷考試形式：上機(jī)考試 考試時間: 120 分鐘系別：自動化學(xué)院 班級： 11低電 姓名： 朱先鴻 學(xué)號： 11 題 目一二三四五總分標(biāo)準(zhǔn)分?jǐn)?shù)2020202020100實得分?jǐn)?shù)評卷人答題注意事項：以下題目請大家在計算機(jī)上完成，并將結(jié)果寫成電子文檔上交。電子文檔中應(yīng)包含以下幾項內(nèi)容：仿真程序代碼、仿真結(jié)果截圖、仿真實驗結(jié)論。1 設(shè)某單位負(fù)反饋系統(tǒng)前向通道、反饋通道傳遞函數(shù)分別為，求該系統(tǒng)的傳遞函數(shù)。解：運行程序：s=tf('

2、;s');G=1/(s3+21*s2+120*s+100);H=1/(0.1*s+1);Gf=feedback(G,H,-1);Gcr=series(10,Gf)運行結(jié)果：Transfer function: s + 10-0.1 s4 + 3.1 s3 + 33 s2 + 130 s + 101 2 Gcr=series(10,Gf)已知單位負(fù)反饋系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數(shù)為，試計算K=10和K=20時，系統(tǒng)的阻尼比、自然振蕩角頻率，并求系統(tǒng)的階躍響應(yīng)的，并討論K對響應(yīng)性能的影響。（20分）解： 當(dāng)K10時，運行程序：num=10;den=0.1 1 0 ;G=tf(num,den);Gk=

3、feedback(G,1)wn,z=damp(Gk)step(Gk)運行結(jié)果Transfer function: 10-0.1 s2 + s + 10 wn =10.000010.0000z = 0.50000.5000由圖可知，超調(diào)量為16.3，調(diào)節(jié)時間為0.808當(dāng)K=20時，運行程序：num=20;den=0.1 1 0 ;G=tf(num,den);Gk=feedback(G,1)wn,z=damp(Gk)step(Gk)運行結(jié)果：Transfer function: 20-0.1 s2 + s + 20 wn =14.1421 14.1421z =0.3536 0.3536由圖可知超

4、調(diào)量為30.4，調(diào)節(jié)時間為0.7743 單位負(fù)反饋系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數(shù)為，試確定根軌跡與虛軸的交點并求出相應(yīng)的開環(huán)增益K。（20分）解：運行程序：num=1;den=conv(1 3 0,1 10 25);G=tf(num,den);rlocus(G)K,P=rlocfind(G)運行結(jié)果：selected_point =-1.4171 +14.9379iK = 5.3189e+004P =-14.0856 +10.6491i -14.0856 -10.6491i 7.5856 +10.6321i 7.5856 -10.6321i由圖可知，與虛軸交點為（0，292），K=2924 單位反饋系統(tǒng)，

5、其開環(huán)傳遞函數(shù)為，繪制其博德圖，并試用奈氏判據(jù)在博德圖中的穩(wěn)定性判據(jù)判斷閉環(huán)系統(tǒng)的穩(wěn)定性，并確定系統(tǒng)的相位裕度和幅值裕度。（20分）解：運行程序：s=tf('s');G=50/(0.2*s+1)*(s+2)*(s+0.5);margin(G)gm,pm,wcg,wcp=margin(G)運行結(jié)果：gm = 0.3852pm =-23.3694wcg =3.6752wcp =5.5876分析：由開環(huán)傳遞函數(shù)可知該系統(tǒng)是最小相位系統(tǒng)，從相位裕量為-23.3694<0可知系統(tǒng)是不穩(wěn)定的，也由系統(tǒng)的相頻特性圖可知，在截至頻率處的相位比180低，故該系統(tǒng)不穩(wěn)定。5 設(shè)單位反饋系統(tǒng)的

6、開環(huán)傳遞函數(shù)為，設(shè)計串聯(lián)超前校正網(wǎng)絡(luò)，使系統(tǒng)，超調(diào)量不大于25%，調(diào)節(jié)時間不大于1s。（20分）解：依題意，令K=5，故編寫MATLAB程序，求出未校正前系統(tǒng)的對數(shù)頻率特性及穩(wěn)定裕量：num=5;den=conv(0.2 1,0.05 1 0);G=tf(num,den);Gk=feedback(G, 1)step(Gk);grid;gm,pm,wcg,wcp=margin(num,den)得：超調(diào)量等于25%，調(diào)節(jié)時間等于2.26s。gm =5.0000pm =41.2246wcg =10.0000wcp =3.8785輸入以下程序：dmp=5+pm-10;phi=dmp*pi/180;a=

7、(1-sin(phi)/(1+sin(phi);mm=-10*log10(1/a);mu,pu,w=bode(num,den);mu_db=20*log10(mu);wc=spline(mu_db,w,mm);T=1/(wc*sqrt(a);p=a*T;nk=T,1;dk=p,1;Gc=tf(nk,dk)運行后，得到校正裝置的傳遞函數(shù)為：Transfer function:0.3272 s + 1-0.08412 s + 1再次輸入以下命令：Gk1=feedback(G*Gc, 1)Step(Gk1);grid;gm1,pm1,wcg1,wcp1=margin(Gk1)得：Transfer function: 1.636 s + 5-0. s4 + 0.031