某系统的闭环传函为 1/(s^2 + 1),用Matlab求该系统的单位脉冲、单位阶跃、单位速度、单位加速度响应、x_i (t)=1+2*sin(3t)(50分)。
时间: 2024-10-21 10:02:00 浏览: 88
MATLAB线性系统时域响应分析实验
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这个传递函数 \( G(s) = \frac{1}{s^2 + 1} \) 描述的是一个简单的低通滤波器系统,它是一个一阶微分环节。在MATLAB中,我们可以利用其内置工具来计算各种基本输入信号的响应。
1. 单位脉冲响应 (Unit Impulse Response - u(t)):
对于单位脉冲 \( x(t) = \delta(t) \),响应是系统的稳态输出,可以直接通过`impz`函数计算得出,例如 `h = impz([1 0], [1 1])`,其中 `[1 0]` 是系统的零极点,`[1 1]` 是对应的传递矩阵。
2. 单位阶跃响应 (Unit Step Response - u_c(t)):
使用`stepz`函数计算,如 `y = stepz(h)`,这里的`h`是之前得到的单位脉冲响应。
3. 单位速度响应 (Unit Ramp Response - t * u(t)):
需要先对单位阶跃响应求导,即`u_prime = diff(y)/eps`,这里`eps`用于处理数值微分的精度问题。
4. 单位加速度响应 (Unit Acceleration Response - d^2/dt^2 u(t)):
再次对单位速度响应求导,`a = diff(u_prime)/eps`。
对于给定的初始条件 \( x_i(t) = 1 + 2\sin(3t) \),我们需要找到该信号通过系统后的响应 \( y_i(t) \)。这通常涉及到对原信号应用系统的传递函数,但由于这是一个线性系统,我们可以先将 \( x_i(t) \) 分解成常数项(对应静态响应)和其他信号(比如正弦波,可能是需要通过滤波器的信号),然后分别处理。
最后的MATLAB代码可能会像这样:
```matlab
% 定义系统传递函数
sys = tf(1, [1 1]);
% 计算初始条件下的响应
x_i = 1 + 2*sin(3*t);
y_i = lsim(sys, x_i);
% 各种响应
h = impulse(sys); % 单位脉冲响应
y_step = step(sys); % 单位阶跃响应
u_prime = diff(y_step); % 单位速度响应
a = diff(u_prime); % 单位加速度响应
% 初始条件下的响应曲线
plot(t, y_i)
```
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