控制系统CAD课程形考作业二参考答案复习课程

控制系统CAD 作业2第3章一、填空题1. 在MA TLAB 的命令窗口中键入simulink 命令可打开Simulink 图形化设计环境。

2. 引出信号支线的方法是按住鼠标 右 键，在需要增加分支的地方拉出引线；也可在按下 Ctrl 键的同时，在分支点按住鼠标 左 键拉出引线。

3. 已知系统传递函数的增益为4.5，零点为-2±j ，极点为0、-3和-1±j ，则零极点模型模块的参数设置对话框内“Zeros ”框应填入 [-2+j -2-j] ；“Poles ”框应填入 [0 -3 -1-j-1+j] ；“Gain ”框应填入 4.5 。

4. 用零极点模型表示系统结构时若没有零点只有极点，需要在零极点模型模块的参数设置对话框将“Zeros”向量设为 [] 。

5. 已知单位负反馈系统的开环传递函数为： 21()48G s s s =++，若要完成以下的系统仿真分析：（1）利用Simulink 求系统的单位阶跃响应；（2）用示波器显示仿真结果；（3）将结果输出到MATLAB 的工作空间，则需要用到的模块有Sources 库的 Step 模块、Continuous 库的 Transfer Fcn 模块、Math Operations 库的 Sum 模块、Sinks 库的 To Workspace 模块和 Scope 模块。

6. 利用Continuous 库的Transfer Fcn 模块表示传递函数225()2G s s s=+时，其参数设置对话框中“Numertor coefficient （分子多项式）”框应填入 [25] ，“Denominator coefficient （分母多项式）”框应填入 [1 2 0] 。

7. 利用已存在系统模型的部分结构建立子系统，则Simulink 会自动添加输入 模块和 输出 模块来表示子系统的输入端口和输出端口。

8. 创建子系统、封装子系统、编辑已封装的子系统所用的菜单命令分别为〖 CreateSubsystem 〗、〖 Mask Subsystem … 〗、〖 Edit Mask 〗。

9. 在仿真参数设置对话框中可选择求解器（Solver ）类型，可供选择的类型有 可变步长 模式和 固定步长 模式。

10. 选择可变步长模式时仿真步长随模型的动态特性变化，提供 误差控制 和过零检测 两种功能，而固定步长模式则不提供。

二、选择题1. 已知单位负反馈系统的开环传递函数为：1()(1)G s s s =+，利用Simulink 求系统的单位阶跃响应时，不需要下列模块中的哪一种？（D ）A. B.C. D.2.能将Simulink中的结果数据导出到MATLAB工作空间的模块是：（C）A. B.C. D.三、判断题1.Simulink将建模时所需的功能模块按其功能划分到不同的模块库中，因此任一模块都有唯一对应的模块库。

（错）2.Simulink对子系统的封装功能不仅增强了模型的可读性，还大大简化了子系统的参数设置，在仿真前只需打开子系统编辑窗口，对其中的每个模块分别进行参数设置就可以了。

（错）3.利用Simulink进行系统建模和仿真的一般步骤是调用各模块库中的模块建立仿真模型，设置各模块参数及全局仿真参数后运行仿真，并根据系统性能要求调整参数，输出结果。

（对）第4章一、填空题1.在线性定常系统中，常用的数学模型有：微分方程及传递函数的多项式模型、传递函数的零极点增益模型状态空间模型、频率响应数据模型和TF、ZPK、SS、FRD等。

2. 说明以下函数的功能：（1）tf2zp()： 传递函数多项式模型转换为零极点模型 （2）zp2tf()： 零极点模型转换为传递函数多项式模型 （3）tf2ss()： 传递函数多项式模型转换为状态空间模型 （4）ss2tf()： 状态空间模型转换为传递函数多项式模型 （5）zp2ss()： 零极点模型转换为状态空间模型 （6）ss2zp()： 状态空间模型转换为零极点模型 二、编程题1. 已知系统的传递函数为：2642741()538s s G s s s s ++=+++，在MA TLAB 中用两种方法建立系统的传递函数多项式模型。

解： 方法一clear num=[7 4 1];% 分子多项式系数向量 den=[1 0 5 0 3 0 8];% 分母多项式系数向量G=tf(num,den) 方法二clear s=tf('s');% 将变量s 定义为传递函数模型G1=(7*s^2 + 4*s + 1)/(s^6+5*s^4 +3*s^2 + 8)2. 已知系统的传递函数为：22342(32)(3)(241)()(3)(1)(2351)s s s s G s s s s s s ++++=+++++，在MA TLAB 中建立系统的传递函数多项式模型。

解： clearnum=conv(conv([3 2],[1 3]),[2 4 1]);den=conv(conv(conv([1 0 3],[2 0 3 5 1]),conv([1 1],[1 1])),[1 1]); G2=tf(num,den)3. 已知系统的传递函数为：22(1)()(2)(23)s G s s s s -=+--，在MA TLAB 中用两种方法建立系统的零极点增益模型。

解： 方法一clearz=[1];p=[-2,3,-1];k=2; % 输入系统的零级、极点和增益 G3=zpk(z,p,k) 方法二clears = zpk('s'); % 将变量s 定义为零级点增益模型 G4=2*(s-1)/((s+2)*(s^2-2*s-3))4. 已知系统的传递函数为：243223()2431s s G s s s s s ++=++++，在MA TLAB 中用两种方法将TF模型转换为ZPK 模型。

解： 方法一clear num=[2 1 3];% 分子多项式系数向量 den=[1 2 4 3 1]; % 分母多项式系数向量 G=tf(num,den);% 创建传递函数模型G5=zpk(G) 方法二clear num=[2 1 3];% 分子多项式系数向量 den=[1 2 4 3 1];% 分母多项式系数向量[z,p,k]=tf2zp(num,den) G6=zpk(z,p,k)5. 已知系统的传递函数为：2222(2)(4)()(6)(1)(65)s s G s s s s s +-=--++，在MA TLAB 中用两种方法将ZPK 模型转换为TF 模型。

解：方法一clearz=[-2,-2,+2];p=[1,1,-1,-5,-6^0.5,6^0.5];k=1; % 输入系统的零点、极点和增益 G=zpk(z,p,k);% 生成ZPK 模型G1=tf(G) 方法二clearz=[-2,-2,+2]';p=[1,1,-1,-5,-6^0.5,6^0.5];k=1;% 输入系统的零点、极点和增益[num,den]=zp2tf(z,p,k) % 模型转换，获得系统TF 模型的分子分母系数 G=tf(num,den)% 根据所求的参数生成TF 模型6. 已知两个子系统的传递函数分别为：12222(2)()(4)(2)(23)s G s s s s s -=++--，4225432231()53241s s s G s s s s s s +++=+++++，在MATLAB 中用将两个子系统串联连接生成新系统。

解：clear%清除工作空间中变量z=[2];p=[-2i,2i,-2,-2,-1,3];k=2; %输入子系统的零点、极点和增益 G1=zpk(z,p,k); %生成第一个子系统的ZPK 模型 num=[1 0 2 3 1]; %子系统的分子多项式系数向量 den=[1 5 3 2 4 1]; %子系统分母多项式系数向量 G2=tf(num,den);%生成第二个子系统的TF 模型G=series(G1,G2)7. 已知两个子系统的传递函数分别为：1323(1)()(1)(4)s G s s s -=++，2242542()421s s G s s s s ++=+++。

在MA TLAB 中用将两个子系统并联连接生成新系统。

解：clear%清除工作空间中变量z=[1];p=[-1,-1,-1,2i,- 2i];k=3; %输入子系统的零点、极点和增益 G1=zpk(z,p,k); %生成第一个子系统的ZPK 模型 num=[5 4 2];%子系统的分子多项式系数向量 den=[1 0 4 2 1]; %子系统分母多项式系数向量 G2=tf(num,den);%生成第二个子系统的TF 模型G=parallel(G1,G2)8. 已知两个子系统的传递函数分别为:12(2)(1)()(3)(54)s s G s s s s +-=--+，221()2s G s s s +=++。

在MATLAB 中用将两个子系统正、负反馈连接生成新系统。

解：clear%清除工作空间中变量z=[-2 1];p=[3 1 4];k=1; %输入子系统的零点、极点和增益 G1=zpk(z,p,k); %生成第一个子系统的ZPK 模型 num=[1 1]; %子系统的分子多项式系数向量 den=[1 1 2];%子系统分母多项式系数向量 G2=tf(num,den);%生成第二个子系统的TF 模型Ga=feedback(G1,G2,1)Gb=feedback(G1,G2)。