已知线性方程:d^2q/dt^2=3306.63q-33.7i+0.1p, di/dt=-623.34i+53.19u, q是位置,i是电流,p是干扰,y是在有噪声v的情况下的位置测量值,y=q+v,求开环传递函数,并画出系统方框图,写出matlab求的过程
时间: 2024-05-19 21:12:34 浏览: 99
2020.07.03-闻泰科技:消费电子横跨半导体,构造智能硬件生态-方正证券-71页.pdf
根据题目所给的信息,可以构建系统方程:
d^2q/dt^2 = 3306.63q - 33.7i - 0.1p
di/dt = -623.34i + 53.19u
又因为 y = q + v,所以有:
y = q + v
将第一个方程化简得到:
d^2q/dt^2 = 3306.63q - 33.7i - 0.1(q + v)
d^2q/dt^2 + 0.1q = 3306.63q - 33.7i - 0.1v
可以看到,该系统是一个二阶线性时不变系统,可以通过求解系统的传递函数来进行分析。
令Q(s)和I(s)为系统的拉普拉斯变换,P(s)为干扰的拉普拉斯变换,Y(s)为位置测量值的拉普拉斯变换,得到如下方程组:
s^2Q(s) - sq(0) - q'(0) = 3306.63Q(s) - 33.7I(s) - 0.1P(s)
sI(s) - i(0) = -623.34I(s) + 53.19U(s)
Y(s) = Q(s) + V(s)
将第二个方程解出I(s)得到:
I(s) = (i(0) + 53.19U(s)) / (s + 623.34)
将I(s)代入第一个方程中得到:
s^2Q(s) - sq(0) - q'(0) = 3306.63Q(s) - 33.7(i(0) + 53.19U(s)) / (s + 623.34) - 0.1P(s)
整理得到:
Q(s) = ((sq(0) + q'(0))s + 0.1P(s) + 33.7(i(0) + 53.19U(s)) / (s + 623.34)) / (s^2 - 3306.63)
因此,系统的传递函数为:
G(s) = Y(s) / U(s) = Q(s) / U(s) = ((sq(0) + q'(0))s + 0.1P(s) + 33.7(i(0) + 53.19U(s)) / (s + 623.34)) / (s^2 - 3306.63)
系统方框图如下:
+-------+
U(s)----| |
| G |----Y(s)
| |
+-------+
|
|
V(s)
其中,G表示系统的传递函数,U(s)表示输入信号,Y(s)表示输出信号,V(s)表示噪声信号。
MATLAB代码:
syms s q0 qd0 i0 p u;
% 定义符号变量
G = ((s*q0 + qd0)*s + 0.1*p + 33.7*(i0 + 53.19*u)/(s+623.34))/(s^2 - 3306.63);
% 计算传递函数
pretty(G);
% 输出传递函数的符号表达式
G_num = subs(G, [q0,qd0,i0,p],[0,0,0,0]);
% 将初始值和干扰均设为0,求取传递函数在这种情况下的值
G_tf = tf(sym2poly(G_num),[1,-3306.63]);
% 将传递函数转化为传递函数模型
bode(G_tf);
% 绘制系统的频率响应图
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