控制系统cad形考作业
二阶弹簧-阻尼系统PID参数整定《控制系统仿真与CAD》MATLAB版
《控制系统仿真与CAD》大作业一、提交内容和评分标准1、大作业word文档（.doc格式），包括：每道题目的程序（有必要的注释）、程序运行结果、结果分析。
此项占大作业成绩的50%。
2、5分钟的汇报视频文件（.mp4格式），汇报视频需用EV录屏软件（EVCapture，学习通“资料”栏目里可下载）录制，用这个软件对着程序讲解，录成一个mp4视频文件（打开录屏软件，点击开始录制，打开程序，对着麦克风说话，可以随时停止，结束后自动生成视频文件）。
此项占大作业成绩的50%。
二、提交协议（非常重要！）1、截至时间：2020年6月17日（周三）晚上20点。
2、提交方式：学习通“作业”栏目里，文件夹命名为学号_姓名（比如201710230001_张三），文件夹中需包括大作业word文档（.doc格式），汇报视频文件（.mp4格式），word文档和汇报视频文件命名与文件夹一样。
三、注意事项1、两人雷同分数/2，三人雷同/3，以此类推。
2、没有做任何修改将例题、平时作业或阶段练习程序交上来，分数为0。
四、题目：以下四道题，任选一题完成，尽可能使用本课程学习的各种函数和分析方法。
选题一：二阶弹簧—阻尼系统的PID控制器设计及参数整定考虑弹簧－阻尼系统如图1所示，其被控对象为二阶环节，传递函数()G s如下，参数为M=1kg，b=2N.s/m，k=25N/m，()1F s 。
设计要求：用.m文件和simulink模型完成（1）控制器为P控制器时，改变比例系数大小，分析其对系统性能的影响并绘制相应曲线。
（2）控制器为PI控制器时，改变积分系数大小，分析其对系统性能的影响并绘制相应曲线。
(例如当Kp=50时，改变积分系数大小)（3）设计PID控制器，选定合适的控制器参数，使闭环系统阶跃响应曲线的超调量σ%<20%，过渡过程时间Ts<2s, 并绘制相应曲线。
图1 弹簧－阻尼系统示意图弹簧－阻尼系统的微分方程和传递函数为： F kx x b x M =++&&& 25211)()()(22++=++==s s k bs Ms s F s X s G图2 闭环控制系统结构图选题二：Bode 图法设计串联校正装置考虑一个单位负反馈控制系统，其前向通道传递函数为：()(1)(4)o K G s s s s =++ 设计要求：1、分析校正前系统的性能及指标2、应用Bode 图法设计一个串联校正装置()c G s ，使得校正后系统的静态速度误差系数110v K s -=，相角裕量50r =o ，幅值裕量10g K dB ≥。
控制系统CAD复习题
一、 求解线性方程组：写出Matlab 命令并写出运行结果。
a=[1,2,-3.6;2,-5,0.25;5,10.68,7.7]; b=[11.9;-25.3;300.8]; a\bans= 18.5795 12.9441 9.0466二、 编写一个M 文件分别采用图形保持命令和同一个plot 命令实现在一个图上绘制函数曲线)sin(1t y =,)sin(5.02t e y t -=，)cos(3t y =，0 ≤ t ≤ 10，取t 的步长为0.01，并添加网格线，要求在命令平台上显示曲线2y 的最大值和最小值。
提示：最大值函数为max ，最小值函数为min 。
解法一： t=0:0.01:10; y1=sin(t);y2=exp(-0.5*t).*sin(t); y3=cos(t); plot(t,y1) hold on plot(t,y2) hold on plot(t,y3) grid; hold offy2max=max(y2) y2min=min(y2)解法二： t=0:0.01:10; y1=sin(t);y2=exp(-0.5*t).*sin(t); y3=cos(t);plot(t,y1,t,y2,t,y3); grid;y2max=max(y2) y2min=min(y2)⎪⎩⎪⎨⎧=++-=+-=-+8.3007.768.1053.2525.0529.116.32z y x z y x z y x》y2max= 0.5142 y2min= -0.1069三、 运行M 文件程序，查看运行结果，并逐条解释语句的作用x=0:0.01:12; %设置自变量x 的数值范围0~12，步长0.01 y1=sin(x)+cos(x); %定义函数y1的表达式 y2=1-cos(2*x); %定义函数y2的表达式 y3=exp(-0.2*x).*cos(2*x); %定义函数y3的表达式 plot(x,y1, 'r--',x,y2, 'g-',x,y3, 'b: ');% 在同一图形窗口绘制函数y1、y2和y3的图形，其中函数y1的图形为红色点划线， % 函数y2的图形为绿色实线，函数y3的图形为蓝色虚线。
控制系统CAD综合大作业
《MATLAB 基础与控制系统CAD 》仿真作业一、 求如下非线性二阶系统的时间响应（20分）32122111/8.0/xx dt dx x ex dt dx t -=+-=-其中2)0(,0)0(21==x x ，要求绘出]3,0[∈t 的系统状态响应曲线。
解：在matlab 的M 文件中定义一函数如下：function dx=OdeFun1(t,x) dx=zeros(2,1);dx(1)=-x(1)*exp(1-t)+0.8*x(2); dx(2)=x(1)-x(2)^3;在命令框中输入如下指令：>>[t,x]=ode45(@OdeFun1,[0 3],[0;2],[]);>>plot(t,x(:,1),'-',t,x(:,2),'--'),xlabel('t'),ylabel('x'),gtext('x1'),gtext('x2')响应曲线为：二、 已知系统的开环传递函数如下 （20分）210()525G s s s =++(1) 把G(s)转换成零极点形式的传递函数，判断开环系统稳定性。
(2) 判别系统在单位负反馈下的稳定性，并求出闭环系统在0～10秒内的脉冲响应和单位阶跃响应，分别绘出响应曲线。
解：（1）在编辑框中写如下一小段程序： num=[10];den=[1 5 25]; G=tf(num,den)G_zpk=zpk(G) %转换为零极点形式 r=roots(den);disp('系统开环的极点');disp(r)a=find(real(r)>0);b=length(a);if b>0 %判断是否存在极点实部大于零的根 disp('系统不稳定');else disp('系统稳定');end运行后得到：Transfer function:10--------------s^2 + 5 s + 25Zero/pole/gain:10---------------(s^2 + 5s + 25)系统开环的极点-2.5000 + 4.3301i-2.5000 - 4.3301i系统稳定脉冲响应：阶跃响应：（2）在第一问的命令窗口中继续输入： >> G0=feedback(G,1)Transfer function:10————————s^2 + 5 s + 35>> r=roots([1 5 35])r =-2.5000 + 5.3619i-2.5000 - 5.3619i由于r的实部小于零，因而反馈系统稳定。
2021年国家开放大学开放教育《控制系统CAD》课程 复习题
山东广播电视大学开放教育控制系统CAD课程复习题控制系统CAD一、单项选择题1、MATLAB中，下面哪些变量名是合法的？（B）（A）_num（B）num_（C）num-（D）-num2、在MATLAB中，要给出一个复数z的模，应该使用（B）函数。
（A）mod(z)（B）abs(z)（C）double(z)（D）angle(z)3、MATLAB的变量名必须以（B）开始，同一变量名中字母的大小写会被认为是不同的变量。
A字母B英文字母C数字D下划线4、在MATLAB中，X是一个一维数值数组，现在要把数组X中的所有元素按原来次序的逆序排列输出，应该使用下面的（C）指令。
（A）X[end:1]（B）X[end:-1:1]（C）X(end:-1:1)（D）X(end:1)5、在MATLAB中，A是一个字二维数组，要获取A的行数和列数，应该使用的MATLAB 的命令是（C）。
（A）class(A)（B）sizeof(A)（C）size(A)（D）isa(A)6、在MATLAB中，用指令x=1:9生成数组x。
现在要把x数组的第二和第七个元素都赋值为0，应该在指令窗中输入（B）（A）x([27])=(00)（B）x([2,7])=[0,0]（C）x[(2,7)]=[00]（D）x[(27)]=(00)7、在MATLAB中，依次执行以下指令：clear;A=ones(3,4);A(:)=[-6:5];这时，若在指令窗中输入指令b=A(:,2)'，那么，MATLAB输出的结果应该是（A）（A）b=-3-2-1（B）b=-2-101（C）b=-5-13（D）b=-5-2148、MATLAB最基本的绘图函数为(A)（A）plot（B）figure（C）hold（D）grid9、MATLAB中创建图形窗口的指令为（B)：（A）plot（B）figure（C）hold （D）grid10、MATLAB 中添加网格线的指令为（D)：（A）plot（B）figure （C）hold（D）grid 二、填空题1、在MATLAB 中，若想计算的51)3.0sin(21+=πy 值，那么应该在MATLAB 的指令窗中输入的MATLAB 指令是__y1=2*sin(0.3*pi)/(1+sqrt(5))_。
国开作业控制系统CAD-形考104参考（含答案）
题目：脚本文件与函数文件的主要区别在于函数文件允许通过数值进行参数传递，函数文件使用局部变量而不是全局变量，函数文件的第一行必须是“函数声明行”，以关键词“function”进行声明，M函数文件名必须与function声明的名称相同。
选项A：对选项B：错答案：对题目：由于受到电路元件精度的制约和容易受到外界的干扰，模拟仿真较数字仿真精度低。
选项A：对选项B：错答案：对题目：数值积分法应该遵循的原则是在满足系统精度的前提下，提高数值运算的速度和并保证计算结果的稳定。
选项A：对选项B：错答案：对题目：脚本文件是保存在文件中的MATLAB语句集合，但脚本文件不共享命令窗口工作区。
选项A：对选项B：错答案：错题目：状态方程能够反映系统内部各状态之间的相互关系，但不适用于多输入多输出系统。
选项A：对选项B：错答案：对题目：清空Matlab工作空间内所有变量的指令是（）。
选项A：给图形添加栅格选项B：图形窗口保持选项C：去除图形栅格选项D：关闭图形答案：关闭图形题目：已知str1=?find?, str2=?fund?, str3=?I like you?,有：k1=sum(str1==str2), k2=sum(strrep(str1,?i?,?u?)==str2), k3=findstr(str3,?ke?), 则k1，k2，k3的结果分别为( )。
选项A：3,4,6选项B：4,3,5选项C：3,4,5选项D：3,3,5答案：3,4,5题目：已知a=2:2:8, b=2:5，下面的运算表达式中，出错的为( )。
控制系统CAD课程形考作业三参考答案
第5章一、填空题1.在控制系统时域分析时，常用的时域动态性能指标有：上升时间t r、、和。
（峰值时间t m、调节时间t s、超调量σ%）2.MA TLAB中step()函数是函数。
它可以用来或求取。
（单位阶跃响应、绘制单位阶跃响应波形图，输出量的数值向量）3.impulse函数不带输出变量时，可在当前窗口中直接绘制出系统的。
（单位冲激响应曲线）4.在MA TLAB 中，欲求取系统的时域性能，可以利用鼠标和菜单的操作，在单位阶跃响应曲线上求取，也可以求取。
（编制简单程序）5.要判别系统的稳定性，可使用的MA TLAB函数有、、和四个函数。
若要直接求出系统闭环特征方程的根，应使用函数。
（roots()、zpkdata()、tf2zp()、pzmap()、roots()）6.若在Simulink仿真集成环境中分析系统在斜坡信号和阶跃信号作用下系统的稳态误差，在Simulink建模时，可分别选用和模块作为系统的输入信号模块。
（Step、Ramp）二、写出下列程序（命令）的功能或执行结果1.>> G=zpk([],[-1+3*I,-1-3*i],3) >> step(G)绘制出3()(13)(13)G s s j s j =+-++的单位阶跃响应曲线2.num=7*[1,5];den=conv([1,0,0], conv([1,10],[1,1]));[gm,pm,wg,wc]=margin(num,den)求系统)1)(10()5(7)(2+++=s s s s s G 的幅值裕度和相角裕度3.num=5*[1,5,6];den=[1,6,10,8]; impulse(num,den);grid on ;求三阶系统的8106)65(5)(232+++++=s s s s s s G 单位阶跃响应和单位冲激响应。
三、编程题1. 典型二阶系统传递函数为：222()2nn nG s s s ωζωω=++，阻尼比ζ的值为0.4，试编制程序绘制出自然振荡角频率ωn 从1变化到10（每次递增2）的单位阶跃响应曲线，并对系统的动态性能的变化作定性分析。
江苏开放大学工程制图与CAD(本)形成性考核作业1全解
江苏开放大学形成性考核作业学号2016080200034姓名支德辉课程代码020013课程名称工程制图与CAD（本）评阅教师第 1 次任务共 3 次任务江苏开放大学形考作业一一、单项选择题（每题2分，共40分）1、详图索引符号中的圆圈直径是（c）。
A、14mmB、12mmC、10mmD、8mm2、对于（a），一般用分轴线表达其位置。
A、隔墙B、柱子C、大梁D、屋梁3、定位轴线一般用（c）绘制。
A、细实线B、粗实线C、细点划线D、双点划线4、不能用于定位轴线编号的拉丁字母是（d）。
A、OB、IC、ZD、以上全部5、相对标高的零点正确的注写方式为（ c ）。
A、+0.000B、-0.000C、±0.000D、无规定6、定位轴线表示（ d ）。
A、B轴线之后附加的第1根轴线B、B轴线之前附加的第1根轴线C、1轴线之前附加的第B根轴线D、1轴线之后附加的第B根轴线7、关于建筑平面图的图示内容，以下说法错误的是（b）。
A、表示内外门窗位置及编号B、表示楼板与梁柱的位置及尺寸C、注出室内楼地面的标高D、画出室内设备和形状8、建施首页图没有（）。
A、图纸目录B、设计说明C、总平面图D、底层平面图9、建筑剖面图一般不需要标注（c）等内容。
A、门窗洞口高度B、层间高度C、楼板与梁的断面高度D、建筑总高度10、下列（ a ）必定属于总平面表达的内容。
A、相邻建筑的位置B、墙体轴线C、柱子轴线D、建筑物总高11、正交和极轴追踪是（ b ）。
A、名称不同，但是一个概念B、正交是极轴的一个特例C、极轴是正交的一个特例；D、不相同的概念12、下面（ b ）名称不能被修改或删除。
A、标准层B、０层C、未命名的层D、缺省的层13、精确绘图的特点（ c ）。
A、精确的颜色B、精确的线宽C、精确的几何数量关系D、精确的文字大小14、下图所示两个图形，如果需要将左侧图形修改为右侧样式，需要用（ a ）命令。
A、分解B、打断C、延伸D、剪切15、以下（ c ）说法是错误的。
控制系统CAD课程形考作业四参考答案汇编
控制系统CAD 作业4第7章一、填空题1. 0()()()y A G j x ωωω==称为系统的幅频特性，它描述系统对__不同频率________输入信号的稳态响应_幅值_________衰减（或放大）的特性。
()()G j φωω=∠称为系统的____相频特性______特性，它描述系统对不同频率输入信号的稳态响应，相位滞后（0φ<）或超前（0φ>）的特性。
2. 若sys 为系统传递函数，在函数[mag,phase,w]=bode(sys)中，函数的返回值mag 和phase分别表示 频率特性的幅频值 和 相位 。
3. 若sys 为系统传递函数，函数margin (sys)的功能是： 绘制系统的Bode图 ，它和函数bode(sys)的区别在于： 所绘制的Bode 图上带有稳定裕量标记 。
4. 若sys 为系统传递函数，函数nyguist (sys)的功能是：绘制系统的Nyquist 曲线 。
二、简答题1. 已知单位负反馈系统的开环传递函数为：()(1)(5)KG s s s s =++，利用bode()函数可分别绘制出K 取不同值时系统的Bode 图如题图7-1所示，请根据Bode 图，分析系统开环增益K 对系统稳定性的影响。
（系统的幅频特性曲线随着K 的增大，位置提高，因此曲线2所对应的K 相对较大，从图中还可知，曲线2所对应的幅值裕量约为-10（dB ），相位裕量约为-23度，对应的闭环系统为不稳定。
）2. 在上题的Bode 图中，简述用鼠标移动的方法求取稳定裕量的步骤。
[在Bode 图曲线上任意一点用鼠标左键单击，曲线上便会标注出“■”，同时系统会显示单击点的对数幅频（或相频）值以及对应的频率。
此时若按住鼠标左键并拖动图中的“■”，则显示的数据随着“■”位置的改变而变化。
在开环对数频率特性上，幅值裕量的定义为：20lg ()k g h G j ω=-，（ωg 是相角 φ(ω)=-180o的频率）相位裕量的定义为：()()c γϕωπ=--。
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控制系统cad形考
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第8章 ................................................................. 错误!未定义书签。
第1章
一、填空题
1.按控制信号传递的路径不同，可将控制系统划分为：按给定值操纵的开环控制、
按偏差调节的闭环（反馈）控制和带补偿调节的复合控制三种控制方式，其中控制精度最高的是带补偿调节的复合控制控制方式。
2.对自动控制系统性能的基本要求能够归纳为“稳、快、准”三个方面，一个系统要能正常工作，其首先必须满足稳定的最基本要求。
3.控制系统的设计包含分析和设计两方面内容。
4.控制系统的仿真依据模型的种类不同，可分为物理仿真、数学仿真和混合仿真三种形式。
二、简答题
1.简述控制系统CAD的发展历程，并简单分析控制系统CAD 和机械CAD或建筑CAD的相同点和区别。
早期的控制系统设计能够由纸笔等工具容易地计算出来，如Ziegler 与Nichols 于1942年提出的PID 经验公式就能够十分容易地设计出来。
随着控制理论的迅速发展，光利用纸笔以及计算器等简单的运算工具难以达到预期的效果，加之在计算机领域取得了迅速的发展，于是20世纪70年代出现了控制系统的计算机辅助设计(computer-aided control system design , CACSD)方法。
近三十年来，随着计算机技术的飞速发展，各类CACSD 软件频繁出现且种类繁多，其中MATLAB已成为国际控制界的标准分析和辅助设计软件。
控制系统CAD 和机械CAD或建筑CAD的相同点是均是借助计算机软件进行设计；不同的是设计对象不同，其中控制系统CAD是借助计算机对控制系统进行仿真和设计，机械CAD是借助计算机对机械结构进行设计和计算，建筑CAD借助计算机辅助设计建筑结构，设计对象的不同决定了其各自使用的软件也不尽不同。
2.什么是控制系统的计算机仿真？
控制系统的计算机仿真是利用计算机对控制系统进行数学仿真。
数学仿真就是根据实际系统中各个变化量之间的关系，构建出系统的数学模型，并利用此模型进行分析研究。
数学仿真的关键在于数学模型的构建和求解。
数学仿真具有经济、方便和灵活的优点，它的主要工具是计算机，故又称计算机仿真。
而控制系统的计算机仿真就是以控制系统的数学模型为基础，借助计算机对控制系统的特性进行实验研究。
第2章
一、填空题
1.MATLAB的变量名必须以英文字母开始，其后能够是任何字母、数字
和下划线的组合。
MATLAB区分字母的大小写，同一变量名中字母的大小写会被认为是不同的变量
2.MATLAB提供三种常见变量，即局部变量、全局变量和特殊变量。
3.在MATLAB语言中，运算符能够分为三类，即算术运算符、关系运算符和
逻辑运算符。
4.M函数文件一般由函数声明行、H1 行、函数帮助文本、注释和
函数体五部分组成。
5.说明以下指令的功能：
（1）figure：创立图形窗口（2）hold：保留现有图形
（3） plot：绘制曲线（4）grid：添加网格线
6.在MATLAB命令窗口中输入指令>> [A B C] = deal([6+3*(7-3)]/6, ones(2,2)*2, 4)，执行后的结果为：
A= 3 B= 2 2 C=4
2 2
7.若要分别生成初始值为4，终止值为18，步长为4的数组A及元素个数为4的数组B，在MATLAB命令窗口中应输入如下指令>> A=[4:4:18]，>> B=linspace (4,18,3)。
1 3
5 7
8.已知A=[1 2 3;5 6 7;9 10 11]，则A(:,[1 3])= 9 11 。
1 0 1 0 1 0
9.已知A=[ 2 3 6;1 9 7]，B=[ 0 5 4;3 6 2]，则A>B= 0 1 1 ，A<B= 1 0 0 。
1 0 0 1 1 1
10.已知A=[ 7 0 5;0 2 8]，B=[ 1 4 0;5 0 4]，则A&B= 0 0 1 ，A|B= 1 1 1 。
二、简答题
1.MATLAB软件系统主要有哪些部分组成？
答：MATLAB系统主要由开发环境、数学函数库、MATLAB语言、MATLAB图形处理系统及外部应用程序接口组成。
2.启动MATLAB后，默认用户界面中包含哪些窗口元。