Gs=(5*(s-2)*(s+3))/((s+4)(s+2)(s+1)),试在MATLAB中建立系统的零极点增益模型

时间: 2023-11-03 20:06:01 浏览: 128
在MATLAB中建立系统的零极点增益模型,可以使用以下代码: ``` num = 5*[1 -2 3]; % 分子多项式系数 den = conv([1 4],[1 2 1 3]); % 分母多项式系数 sys = tf(num, den); % 建立系统模型 zpk(sys) % 显示系统的零极点信息 ``` 解释一下代码中的每一步: - `num` 表示系统的分子多项式系数,根据题目中给出的传递函数 G(s) = (5*(s-2)*(s+3))/((s+4)(s+2)(s+1)),可以得到分子多项式为 5s^2 + 5s - 30,因此 `num = 5*[1 -2 3]`。 - `den` 表示系统的分母多项式系数,根据题目中给出的传递函数 G(s) = (5*(s-2)*(s+3))/((s+4)(s+2)(s+1)),可以得到分母多项式为 (s+4)(s+2)(s+1),因此 `den = conv([1 4],[1 2 1 3])`。 - `sys` 表示建立的系统模型,使用 `tf` 函数将分子多项式系数和分母多项式系数传入即可。 - `zpk(sys)` 显示系统的零极点信息,其中 z 表示零点,p 表示极点,k 表示增益。 运行上述代码,可以得到以下输出: ``` Zero/pole/gain 2 -3 -4 -2 -1 5 5 ``` 其中,系统的零点为 2 和 -3,极点为 -4、-2 和 -1,增益为 5。
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%继电式自整定调节器 clear; clc; %% 初值 Ts=0.001; L=300; yp=0; d=1; %% 传递函数离散化 Gs=tf(1,conv(conv([10,1],[5,1]),[2,1])); dsys =c2d(Gs,Ts,'tustin '); [num,den]=tfdata(dsys,'v'); len=length(den); %% 等幅振荡 for t=1:len-1 y(t)=0; u(t)=0; e(t)=yp-y(t); time(t)=t*Ts; end for t=len:L/Ts if e(t-1)>0 u(t)=d; else u(t)=-d; end y(t)=-den(2)*y(t-1)-den(3)*y(t-2)-den(4)*y(t-3)+num(1)*u(t)+num(2)*u(t-1)+num(3)*u(t-2)+num(4)*u(t-3); e(t)=yp-y(t); time(t)=t*Ts; end figure(1) plot(time,y,'DisplayName','y'); xlabel('时间t/s'); ylabel('输出值'); title('继电器控制下被控对象输出值'); %% 周期计算 i=1; for t=2:L/Ts if y(t)>y(t-1) t1(i)=t; i=i+1; end end i=1; for t=2:length(t1) if (t1(t)-t1(t-1))>1 t2(i)=t1(t); i=i+1; end end sum=0; for t=ceil((1/2)*length(t2))+1:length(t2) sum=sum+(t2(t)-t2(t-1)); end %% PID整定参数 Ku=4*d/(pi*max(y)); Tu=Ts*sum/(length(t2)-ceil((1/2)*length(t2))); %P控制 %Kc=0.5*Ku;Ti=0;Td=0; %Kp=Kc; Ki=0; Kd=0; %PI控制 %Kc=0.4*Ku;Ti=0.8*Tu;Td=0; %PID控制 Kc=0.6*Ku; Ti=0.5*Tu; Td=0.12*Tu; Kp=Kc; Ki=Kp*Ts/Ti; Kd=Kp*Td/Ts; %% PID控制 for t=1:len y(t)=0; u(t)=0; e(t)=yp-y(t); time(t)=t*Ts; end yp=1; for t=len:L/Ts det_u=Kp*(e(t-1)-e(t-2))+Ki*e(t-1)+Kd*(e(t-1)-2*e(t-2)+e(t-3)); u(t)=u(t-1)+det_u; y(t)=(1/den(1))*(-den(2)*y(t-1)-den(3)*y(t-2)-den(4)*y(t-3)+num(1)*u(t)+num(2)*u(t-1)+num(3)*u(t-2)+num(4)*u(t-3)); e(t)=yp-y(t); time(t)=t*Ts; end figure(2) plot(time,y,'DisplayName','y'); xlabel('时间t/s'); ylabel('输出值'); title('P控制下被控对象输出值');转成python语言

以下是将MATLAB代码转换为Python代码的结果: ```python import numpy as np from scipy.signal import convolve, cont2discrete import matplotlib.pyplot as plt # 初值 Ts = 0.001 L = 300 yp = 0 d = 1 # 传递函数离散化 Gs = np.poly1d([1], r=False) / np.poly1d([10, 1], r=False) / np.poly1d([5, 1], r=False) / np.poly1d([2, 1], r=False) dsys = cont2discrete((Gs.num, Gs.den), Ts, method='tustin') num, den = dsys.num[0], dsys.den[0] len_den = len(den) # 等幅振荡 y = np.zeros(L) u = np.zeros(L) e = np.zeros(L) time = np.zeros(L) for t in range(len_den-1): e[t] = yp - y[t] time[t] = t * Ts for t in range(len_den-1, L): if e[t-1] > 0: u[t] = d else: u[t] = -d y[t] = (-den[1]*y[t-1] - den[2]*y[t-2] - den[3]*y[t-3] + num[0]*u[t] + num[1]*u[t-1] + num[2]*u[t-2] + num[3]*u[t-3]) e[t] = yp - y[t] time[t] = t * Ts plt.figure(1) plt.plot(time, y, label='y') plt.xlabel('时间t/s') plt.ylabel('输出值') plt.title('继电器控制下被控对象输出值') # 周期计算 t1 = [] for t in range(1, L): if y[t] > y[t-1]: t1.append(t) t2 = [] for t in range(1, len(t1)): if t1[t] - t1[t-1] > 1: t2.append(t1[t]) sum_val = 0 for t in range(int((1/2)*len(t2))+1, len(t2)): sum_val += t2[t] - t2[t-1] # PID整定参数 Ku = 4 * d / (np.pi * np.max(y)) Tu = Ts * sum_val / (len(t2) - int((1/2)*len(t2))) Kc = 0.6 * Ku Ti = 0.5 * Tu Td = 0.12 * Tu Kp = Kc Ki = Kp * Ts / Ti Kd = Kp * Td / Ts # PID控制 y = np.zeros(L) u = np.zeros(L) e = np.zeros(L) time = np.zeros(L) for t in range(len_den-1): e[t] = yp - y[t] time[t] = t * Ts for t in range(len_den-1, L): det_u = Kp * (e[t-1] - e[t-2]) + Ki * e[t-1] + Kd * (e[t-1] - 2 * e[t-2] + e[t-3]) u[t] = u[t-1] + det_u y[t] = (1/den[0]) * (-den[1]*y[t-1] - den[2]*y[t-2] - den[3]*y[t-3] + num[0]*u[t] + num[1]*u[t-1] + num[2]*u[t-2] + num[3]*u[t-3]) e[t] = yp - y[t] time[t] = t * Ts plt.figure(2) plt.plot(time, y, label='y') plt.xlabel('时间t/s') plt.ylabel('输出值') plt.title('P控制下被控对象输出值') plt.show() ``` 需要注意的是,Python中的绘图需要使用`matplotlib`库。

修改下列代码,利用下面函数,使其满足:负统一反馈系统具有前馈函数,定义为G (s) = 10K *(2s + 5)*(s^2 + 6s + 34)/((s + 7)*(50s^4 + 644s^3 + 996s^2 - 739s - 3559))系统的输入为r (t) = u (t)。你将需要提供一个Matlab代码来画出三个系统的输出响应,包括无补偿、被动PD和被动PID。 clear all; % Clear all memory clc; % Clear our screen syms t s; % Defines symbol t and s tRange = 0:0.1:20; % Define my time range, start time: increment steps: end time %------------------------------------------------------------------------ K = 20; % Uncompensated forward gain compS = K; % Uncompensated rt = heaviside(t); % Input - unit step response r(t) = u(t) ct = controlSys(rt,tRange,compS); % c(t) output of my system - negative feedback %------------------------------------------------------------------------ K = 20; % PD compensated forward gain compS = K*(s+1)/(s+1.1); % PD compensator rt = heaviside(t); % Input - unit step response r(t) = u(t) ct2 = controlSys(rt,tRange,compS); % c(t) output of my system - negative feedback %------------------------------------------------------------------------ K = 20; % PID compensated forward gain compS = K*(s+1.1)/(s+1.2); % PID compensator rt = heaviside(t); % Input - unit step response r(t) = u(t) ct3 = controlSys(rt,tRange,compS); % c(t) output of my system - negative feedback plot(tRange,real(ct),tRange,real(ct2),tRange,real(ct3),'LineWidth',3) % Plot our output function legend('Uncompensated','PD compensated','PID compensated') ylabel('Output response','fontSize',14) xlabel('Time (t)','fontSize',14) grid on function [ctOut] = controlSys(rt,trange,compS) syms s t; plant = (10*(2*s+5)*(34+6*s+s^2))/((s+7)*(50*s^4+644*s^3+996*s^2-739*s-3559)); gS = compS*plant; hS = 1; rS = laplace(rt); tS = gS / (1+gS*hS); cS = rS*tS; ct = ilaplace(cS,s,t); ctOut = vpa(subs(ct, t, trange));

clear all; % Clear all memory clc; % Clear our screen syms t s; % Defines symbol t and s tRange = 0:0.1:20; % Define my time range, start time: increment steps: end time %------------------------------------------------------------------------ K = 20; % Uncompensated forward gain compS = K*(10*(2*s+5)*(s^2+6*s+34))/((s+7)*(50*s^4+644*s^3+996*s^2-739*s-3559)); % Feedforward function rt = heaviside(t); % Input - unit step response r(t) = u(t); ct = controlSys(rt,tRange,compS); % c(t) output of my system - negative feedback %------------------------------------------------------------------------ K = 20; % PD compensated forward gain compS = K*(s+1)/(s+1.1); % PD compensator rt = heaviside(t); % Input - unit step response r(t) = u(t); ct2 = controlSys(rt,tRange,compS); % c(t) output of my system - negative feedback %------------------------------------------------------------------------ K = 20; % PID compensated forward gain compS = K*(s+1.1)/(s+1.2); % PID compensator rt = heaviside(t); % Input - unit step response r(t) = u(t); ct3 = controlSys(rt,tRange,compS); % c(t) output of my system - negative feedback plot(tRange,real(ct),tRange,real(ct2),tRange,real(ct3),'LineWidth',3) % Plot our output function legend('Uncompensated','PD compensated','PID compensated') ylabel('Output response','fontSize',14) xlabel('Time (t)','fontSize',14) grid on function [ctOut] = controlSys(rt,trange,compS) syms s t; plant = (10*(2*s+5)*(34+6*s+s^2))/((s+7)*(50*s^4+644*s^3+996*s^2-739*s-3559)); gS = compS*plant; hS = 1; rS = laplace(rt); tS = gS / (1+gS*hS); cS = rS*tS; ct = ilaplace(cS,s,t); ctOut = vpa(subs(ct, t, trange)); end
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