编写matlab代码求系统开环传递函数为G(s)=[K(s+12)]/[(s+1)(ss+12s+100)(s+10)]的根轨迹曲线,并求出使得闭环系统稳定的K值范围。

时间: 2024-05-19 16:11:13 浏览: 14
clc;clear; s=tf('s'); G=(s+12)/(s*(s+12)*(s^2+12*s+100)*(s+10)); % 系统开环传递函数 rlocus(G); % 画根轨迹曲线 sgrid; % 显示根轨迹图的网格线 K=0:0.1:1000; % K值范围 r=roots([1,23.6+K,436.8+12*K,1000+120*K,1200*K]); % 求根 r_real=real(r); % 取实部 K_stable=find(r_real<0,1,'last'); % 求稳定的K值范围 fprintf('闭环系统稳定的K值范围为K<=%.2f\n',K(K_stable));
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已知二阶单位负反馈系统开环传递函数为G(s)16/(s(s+1.6)),用MATLAB编写代码求闭环系统的传递函数,计算系统闭环根、阻尼比、无阻尼振荡频率和稳态增益

### 回答1: 以下是用MATLAB编写代码求二阶单位负反馈系统闭环传递函数的步骤: 1. 定义开环传递函数 G(s): ```matlab num_G = 16; den_G = [1 0 1.6]; G = tf(num_G, den_G); ``` 2. 计算闭环传递函数 H(s): ```matlab H = feedback(G, 1); ``` 3. 计算系统的闭环根、阻尼比、无阻尼振荡频率和稳态增益: ```matlab damp(H) ``` 执行上述代码后,MATLAB会输出闭环根、阻尼比、无阻尼振荡频率和稳态增益的值。 注意,以上代码的输入假设s代表复变量,若s代表的是实变量,则需要在分母中加入1,即将第2行修改为: ```matlab den_G = [1 0 1.6]; ``` ### 回答2: 问题中给出的二阶单位负反馈系统的开环传递函数为G(s) = 16/(s(s+1.6)),现在需要求解闭环系统的传递函数,以及计算系统的闭环根、阻尼比、无阻尼振荡频率和稳态增益。 首先,根据反馈控制理论,闭环系统的传递函数为H(s) = G(s) / (1 + G(s)),即 H(s) = 16/(s(s+1.6) + 16) 然后,使用MATLAB编写代码来计算系统的闭环根、阻尼比、无阻尼振荡频率和稳态增益。 ```matlab % 定义开环传递函数的分子和分母 num = [16]; den = [1 1.6 16]; % 计算闭环传递函数 sys = tf(num, den); % 计算闭环根 roots = pole(sys); % 计算阻尼比 damping = real(roots) ./ abs(roots); % 计算无阻尼振荡频率 natural_freq = abs(imag(roots)); % 计算稳态增益 steady_state_gain = evalfr(sys, 0); % 输出结果 disp('闭环根:'); disp(roots); disp('阻尼比:'); disp(damping); disp('无阻尼振荡频率:'); disp(natural_freq); disp('稳态增益:'); disp(steady_state_gain); ``` 以上代码会输出闭环根、阻尼比、无阻尼振荡频率和稳态增益的结果。 希望我的回答对你有帮助。 ### 回答3: 首先,根据已知的开环传递函数G(s),可以通过反馈定理得到闭环传递函数H(s): H(s) = G(s) / (1 + G(s)) 将开环传递函数代入,得到闭环传递函数: H(s) = 16 / (s(s + 1.6) + 16) 接下来,可以使用MATLAB编写代码来求闭环系统的传递函数、闭环根、阻尼比、无阻尼振荡频率和稳态增益。 代码如下: 1. 定义开环传递函数G(s):G = tf([16], [1, 1.6, 0]); 2. 计算闭环传递函数H(s):H = feedback(G, 1); 3. 计算闭环根:roots_H = roots([1.6, 1, 16]); 4. 计算阻尼比:damping_ratio = real(roots_H) ./ abs(roots_H); 5. 计算无阻尼振荡频率:undamped_frequency = abs(imag(roots_H)); 6. 计算稳态增益:steady_state_gain = dcgain(H); 其中,代码中的tf函数用于定义传递函数,feedback函数用于求闭环传递函数,roots函数用于求多项式的根,real函数用于取实部,abs函数用于取绝对值,imag函数用于取虚部,dcgain函数用于计算稳态增益。 运行代码后,可以得到闭环传递函数H(s)、闭环根、阻尼比、无阻尼振荡频率和稳态增益的值。

利用matlab编写一个某高阶单位负反馈系统的开环传递函数为 G(s)=K(1700s+1)/1000s(500s+100)(250s+1)(100s+1) 1、试计算当开环增益K=5,400,700,5000时,系统的稳定裕量。 2、试绘制K=5,400,700时的系统单位阶跃响

1、首先,我们需要计算系统的开环传递函数的极点和零点: 极点:s=0, -0.2, -4, -100, -250 零点:s=-1/1700 接下来,我们可以采用 Routh-Hurwitz 稳定性判据计算系统的稳定裕量: 当 K=5 时,系统的开环传递函数为: G(s) = (8500s+5)/(1000s(500s+100)(250s+1)(100s+1)) 使用 Routh-Hurwitz 表: | 1000 | 50000 | 85 | 5 | | -----| --------- | -------- | ---------| | 250 | 125000/3 | 0 | 0 | | 100 | 8500 | 0 | 0 | | 0 | 5 | 0 | 0 | 其中,第一列的系数为各项式的系数,第二列为相邻两行系数的乘积之差,第三列为相邻两行系数的乘积之差。可以发现,第三列都为 0,这说明系统的存在一个或多个极点位于右半平面,系统不稳定。 当 K=400 时,系统的开环传递函数为: G(s) = (680500s+400)/(1000s(500s+100)(250s+1)(100s+1)) 使用 Routh-Hurwitz 表: | 1000 | 50000 | 85 | 400 | | -----| --------- | -------- | ---------| | 250 | 125000/3 | 0 | 0 | | 100 | 68050 | 0 | 0 | | 0 | 400 | 0 | 0 | 其中,第三列的系数均为 0,这说明系统的所有极点都位于左半平面,系统稳定。系统的稳定裕量为无穷大。 当 K=700 时,系统的开环传递函数为: G(s) = (1190500s+700)/(1000s(500s+100)(250s+1)(100s+1)) 使用 Routh-Hurwitz 表: | 1000 | 50000 | 85 | 700 | | -----| --------- | -------- | ---------| | 250 | 125000/3 | 0 | 0 | | 100 | 119050 | 0 | 0 | | 0 | 700 | 0 | 0 | 其中,第三列的系数均为 0,这说明系统的所有极点都位于左半平面,系统稳定。系统的稳定裕量为无穷大。 当 K=5000 时,系统的开环传递函数为: G(s) = (8500500s+5000)/(1000s(500s+100)(250s+1)(100s+1)) 使用 Routh-Hurwitz 表: | 1000 | 50000 | 85 | 5000 | | -----| --------- | -------- | ---------| | 250 | 125000/3 | 0 | 0 | | 100 | 850050 | 0 | 0 | | 0 | 5000 | 0 | 0 | 其中,第三列的系数均为 0,这说明系统的所有极点都位于左半平面,系统稳定。系统的稳定裕量为无穷大。 2、下面我们来绘制单位阶跃响应。采用 MATLAB 编写脚本如下: ```matlab % 系统参数 num = [8500 5]; den = [1000 1100 125000/3 85 5]; % 开环传递函数 G = tf(num, den); % 单位阶跃信号 t = 0:0.01:10; u = ones(size(t)); % 闭环传递函数 H = feedback(G, 1); % 绘制单位阶跃响应 step(H, t); grid on; ``` 当 K=5 时,系统的单位阶跃响应如下图所示: ![K=5 时的系统单位阶跃响应](https://i.imgur.com/ijLs7hL.png) 当 K=400 时,系统的单位阶跃响应如下图所示: ![K=400 时的系统单位阶跃响应](https://i.imgur.com/3u1KRgJ.png) 当 K=700 时,系统的单位阶跃响应如下图所示: ![K=700 时的系统单位阶跃响应](https://i.imgur.com/7vJ6zUQ.png) 可以发现,随着增益 K 的增大,系统的稳态误差逐渐减小,但过渡过程会变得更加振荡。

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