一个稳定的连续时间 LTI系统,其输入信号为x(t)= cos(10t)+cos(20t)+cos(30t) 这个系统的微分方程如下 y(4)(t)+26.1y(3)(t) +341.4y"(t) +2 613.1y'(t)+10000y(t)= 10000x(t) ; 编写MATLAB程序,画出上述系统的幅度响应和在输入信号为x(t)情况下的零状态响应;

时间: 2023-07-31 07:11:29 浏览: 168
首先,我们可以将微分方程转换为状态空间模型: $$ \begin{cases} \dot{x}(t) = Ax(t) + Bu(t) \\ y(t) = Cx(t) + Du(t) \end{cases} $$ 其中,$x(t)$是状态向量,$u(t)$是输入向量,$y(t)$是输出向量,$A,B,C,D$是系统矩阵。 对于本题中的系统,可以得到: $$ \begin{cases} \dot{x}(t) = \begin{bmatrix} 0 & 1 & 0 & 0 \\ 0 & 0 & 1 & 0 \\ 0 & 0 & 0 & 1 \\ -10000 & -2613.1 & -341.4 & -26.1 \end{bmatrix} x(t) + \begin{bmatrix} 0 \\ 0 \\ 0 \\ 10000 \end{bmatrix} x(t) \\ y(t) = \begin{bmatrix} 1 & 0 & 0 & 0 \end{bmatrix} x(t) \end{cases} $$ 接下来,我们可以使用MATLAB进行计算和绘图。代码如下: ```matlab % 定义系统矩阵 A = [0 1 0 0; 0 0 1 0; 0 0 0 1; -10000 -2613.1 -341.4 -26.1]; B = [0; 0; 0; 10000]; C = [1 0 0 0]; D = 0; % 定义输入信号 t = 0:0.01:10; x = cos(10*t) + cos(20*t) + cos(30*t); % 计算幅度响应 sys = ss(A, B, C, D); freqs = logspace(0, 3, 100); [mag, ~] = bode(sys, freqs); figure; semilogx(freqs, 20*log10(mag)); grid on; xlabel('Frequency (rad/s)'); ylabel('Magnitude (dB)'); title('Bode Plot of the System'); % 计算零状态响应 initial = [0; 0; 0; 0]; [y, ~, ~] = lsim(sys, x, t, initial); figure; plot(t, y); grid on; xlabel('Time (s)'); ylabel('Output'); title('Zero-State Response of the System'); ``` 运行以上代码,可以得到幅度响应和零状态响应的图像: 注:由于该系统是一个高阶系统,因此需要使用logspace函数生成频率向量。在绘制幅度响应图像时,使用semilogx函数将横坐标设置为对数坐标轴。在绘制零状态响应图像时,使用lsim函数计算系统的响应。
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