已知系统函数H(s)=2s+1/s^2+3s+5,用matlab绘制他的零点图和极点图,绘制对应的冲激响应h(t)的波形,以及系统的幅频特性和相频特性曲线,说明代码
时间: 2024-03-09 17:48:05 浏览: 256
以下是MATLAB中的代码:
```matlab
% 定义系统函数
num = [2 1];
den = [1 3 5];
H = tf(num, den);
% 绘制零点图和极点图
pzmap(H);
% 绘制冲激响应
figure;
impulse(H);
% 绘制幅频特性曲线
figure;
bode(H);
% 绘制相频特性曲线
figure;
margin(H);
```
代码说明:
1. 首先定义系统函数,使用 tf 函数将其转换为传递函数模型。
2. 使用 pzmap 函数绘制系统的零点图和极点图。
3. 使用 impulse 函数绘制系统的冲激响应。
4. 使用 bode 函数绘制系统的幅频特性曲线。
5. 使用 margin 函数绘制系统的相频特性曲线。
其中,pzmap 函数绘制的零点图和极点图可以反映系统的稳定性和动态响应特性;impulse 函数绘制的冲激响应可以反映系统的时间响应特性;bode 函数绘制的幅频特性曲线可以反映系统的频率响应特性,包括系统的增益和相位信息;margin 函数绘制的相频特性曲线可以反映系统的稳定裕度和相位裕度,即系统在什么频率范围内能够保持稳定性。
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1. **传递函数到零点-极点表示**:
- 使用 `tf` 函数将传递函数转换成 `ss` 或 `numden` 形式:
```matlab
syms s
Gs = 3*s + 5;
num = [3, 0, 0];
den = [1, 1, 7, 12]; % 注意分母多项式的系数顺序
sys = tf(num, den);
```
2. **获取零点和极点**:
- 使用 `zeroes` 和 `poles` 函数得到零点和极点:
```matlab
z = zeroes(sys);
p = poles(sys);
```
3. **计算增益(若不存在则默认为1)**:
- 系统增益是分子多项式的最大模值除以分母多项式的最小模值。这里我们假设增益就是分子系数的最大值:
```matlab
gain = max(abs(num));
```
4. **构建零极点图**:
- 使用 `bode` 函数绘制Bode图,同时可以使用 `pzmap` 来显示零极点图:
```matlab
bode(SYS); % 绘制Bode图
pzmap(sys); % 绘制零极点图
```
5. **零极点模型**:
- `zp2ss` 函数可以把零点、极点列表转换为状态空间模型 (`ss` 形式):
```matlab
ss_model = zp2ss(z, p);
```
以上就是在Matlab中处理该传递函数的一系列操作。运行上述代码后,你应该可以看到系统的零点、极点信息以及对应的图形。
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2. 创建一个包含\( k \)值的向量,比如`k_vec = linspace(-10, 10, 100)`,这个例子中我们选择从-10到10,步长为0.1,共100个点。
3. 对于每个\( k \)值,在该点上计算对应的特征方程 \( det(G(s)) = 0 \),即:
\[ det\left(\frac{3s + k}{s(s + k)}\right) = \frac{s^2 + (k - 3)s - k}{s^2 + ks} = 0 \]
4. 解出特征方程得到零点(根轨迹),然后记录下来。由于有两阶多项式,会有两个根。
5. 使用`rlocus`函数,传入传递函数表达式、特征方程的结果以及\( k \)的向量,例如:
```
r = rlocus(@(s,k) (3*s+k)./(s.*(s+k)), k_vec);
```
6. 最后,使用`plot`命令查看根轨迹图形,并可以根据需要调整图的属性,如添加轴标签、标题等。
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