C语言实现传递函数与系统仿真示例

本文档深入探讨了如何使用C语言来实现传递函数，并提供了实际的编程示例和理论解释。传递函数在控制系统理论中起着核心作用，它描述了一个系统动态行为与输入信号之间的关系。首先，通过`tf('s')`函数创建了一个符号变量`s`，这是在离散时间系统分析中的常用工具。 在C代码部分，用户构建了一个简单的传递函数`sys=1/(3*s+1)`，这代表一个一阶低通滤波器。接下来，通过`bode(sys)`函数绘制了系统的频率响应，展示了系统的频率特性。`c2d(sys,0.0002,'tustin')`将离散时间系统转换为连续时间系统，采用的是Tustin方法，这里的时间常数是0.0002秒。转换后的传递函数为`3.333e-005z+3.333e-005 / (z-0.9999)`，表明系统受到采样率的影响。 然而，作者指出初始的系数计算精度不足，导致模拟结果不准确。通过`tfdata(ans,'v')`命令获取更精确的系数`a`和`b`，它们分别是 `[1.0e-004 * 0.333322222592580, 0.333322222592580]` 和 `[1.000000000000000, -0.999933335555481]`。这表明系统实际上是一个带有一个极点和一个零点的线性组合。 随后的`step(sys)`和`step(ans)`函数展示了系统的单位阶跃响应，显示了原系统和改进后系统的响应差异。`plot(y)`和`plot(test(1:50001))`分别绘制了两个数据集，其中`y`可能代表系统的真实输出，而`test`可能是模拟数据或测试用例。 在提供的C源代码`CTransFunc.cpp`中，定义了一个控制台应用程序的入口点，包含了一个名为`CTransFunc`的函数，该函数接收一个双精度输入值，并利用静态数组存储输入和输出，用于处理连续到离散的传递函数转换。这部分代码体现了如何将传递函数理论应用到实际C编程中，进行实时数据处理。 文档详细地展示了如何使用C语言实现传递函数，包括符号运算、系统建模、频率响应分析和实际响应模拟，同时还强调了在实际应用中处理精度问题的重要性。这对于理解和实践数字信号处理和控制系统设计的学生和工程师来说，具有很高的参考价值。