moocMATLAB与控制系统仿真期末答案(mooc2023课后作业答案)

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第2章 MATLAB语言程序设计基础

单元作业1

1、控制课后在[0,系统2π]区间内，建立x行向量，期末x取值步长为0.01

2、答案答案写出数学表达式的作业matlab语句

3、在[0,控制课后2π]区间内，绘制曲线

第5章 线性系统的系统计算机辅助分析

05-01 稳定性分析随堂测验

1、在MATLAB控制系统工具箱中，期末求取一个线性定常系统特征根需要用到（）函数
A、答案答案pole(G)
B、作业eig(G)
C、控制课后zero(G)
D、系统isstable(G)

2、期末判断控制系统内部稳定性，答案答案采用（）函数
A、作业intstable
B、isstable
C、eig
D、pzmap

3、当所有特征根都在单位圆内时，离散控制系统稳定。

05-02 线性系统性能分析随堂测验

1、已知系统矩阵G和转换矩阵T，使用（）函数进行系统的相似性变换。
A、fliplr
B、rank
C、ss2ss
D、ctrb

2、如何判定系统的可控性？
A、构造可控性判定矩阵 Tc=ctrb(A,B)
B、进行ss2ss变换
C、求秩，判定 rank(Tc)
D、求系统特征根

05-03 状态空间解析解随堂测验

1、已知系统的状态空间方程，状态变量初始值和系统的输入信号，可以通过直接积分法求得状态方程的解析解。

2、基于状态增广的解析解方法可以使用MATLAB函数（）。

05-04 传递函数解析解随堂测验

1、二阶系统的阶跃响应指标有（）。
A、超调量
B、初始条件
C、上升时间
D、调节时间

2、基于Laplace变换的方法求解,通过输入信号的 Laplace 变换 U(s)和传递函数 G(s)，可以求得输出信号的 Laplace 变换 Y(s)，再调用MATLAB的 ilaplace() 即可求出系统的解析解。

3、MATLAB输出信号求z反变换时需要调用函数为（）。

4、阶跃输入信号的 z 变换为（）。

05-05 线性系统时域响应（上）随堂测验

1、MATLAB系统的脉冲响应函数为 impulse( )。

2、斜坡响应等效于 G(s)/s 的阶跃响应或 G(s)/s 2 的脉冲响应。

3、在MATLAB下，系统的阶跃响应曲线绘制函数为（）。

05-06 线性系统时域响应（下）随堂测验

1、对于复杂的输入信号U，可以使用任意输入系统的时域响应函数impulse。

2、非零初始条件下求系统的时域响应可以采用叠加法，零初始条件问题用 lsim 求解，非零初始条件、零输入系统的采用（）函数。

05-07 根轨迹分析（上）随堂测验

1、rlocus函数可以用于单变量系统分析,可以用于含有时间延迟单变量的连续系统。

2、绘制根轨迹曲线的常用的MATLAB函数为（）。

05-08 根轨迹分析（下）随堂测验

1、正反馈系统的特征方程与跟轨迹绘制函数为（）。
A、1+KG(s)=0;rlocus(G)
B、1-KG(s)=0;rlocus(-G)
C、1+KG(s)=0;rlocus(-G)
D、1-KG(s)=0;rlocus(G)

2、对于延迟系统，如果只求临界增益，则可以考虑使用（）近似方法。

05-09 频域分析（上）随堂测验

1、对于离散化模型的频域分析，可以用到的频域响应曲线有（）。
A、Bode
B、根轨迹
C、Nichols
D、Nyquist

2、进行单变量系统的频域分析时，Nyquist 图表示的是 G（j w）复数增益的实部与虚部之间的关系曲线，无对应频率信息。

05-10 频域分析（下）随堂测验

1、系统的幅值裕度指的是Nyquist 图中系统的Nyquist曲线与实轴的交点到虚轴的距离。

2、Nyquist 定理：如果开环模型含有 m 个不稳定极点，则单位负反馈下单变量闭环系统稳定的充要条件是开环系统的 Nyquist 图逆时针围绕（）点m 周。

3、使用MATLAB 求解方法求系统的幅值裕度和相位裕度的函数为（）。

05-11 多变量系统频域分析（上）随堂测验

1、对于多变量系统模型，要对它进行频域分析，需要通过（）函数求出系统的传递函数矩阵模型。

中国大学MATLAB与控制系统仿真

近年来，随着信息技术的迅猛发展，各行各业都在不断地推进数字化和智能化建设。在自动化领域中，控制系统的仿真是一个非常重要的环节，可以通过仿真来检验控制系统的设计方案、提高控制系统的性能和可靠性。

MATLAB在控制系统仿真中的应用

MATLAB是一种强大的数学软件，可以进行各种科学计算和数据可视化。在控制系统仿真中，MATLAB被广泛应用，其强大的仿真能力和丰富的工具箱能够满足不同的仿真需求。

在MATLAB中，可以使用Simulink工具箱进行控制系统的建模和仿真。Simulink提供了大量的模块，可以方便地建立控制系统的各个组成部分，如传感器、执行器、控制器等。同时，Simulink还提供了各种仿真工具，如时域仿真、频域仿真、系统级仿真等，可以方便地进行仿真和分析。

控制系统的建模

控制系统的建模是控制系统仿真的第一步，也是非常关键的一步。在MATLAB中，可以使用Simulink工具箱进行控制系统的建模。

例如，我们可以建立一个简单的PID控制系统模型。首先，我们需要建立一个输入信号（例如一个正弦信号），然后将其输入到PID控制器中。PID控制器的输出信号会经过一个传递函数（例如一个惯性环节）后，输出到一个输出端口。

<img src=\PID控制系统模型.png\gt;

控制系统的仿真

控制系统的仿真是控制系统设计的重要环节。在MATLAB中，可以使用各种仿真工具进行控制系统的仿真和分析。

例如，我们可以使用Simulink工具箱进行时域仿真。时域仿真可以模拟控制系统在时间域内的响应，并可以输出控制系统的各种性能指标，如超调量、稳态误差、响应时间等。

<img src=\时域仿真结果.png\gt;

另外，还可以使用MATLAB中的控制系统工具箱进行频域仿真。频域仿真可以模拟控制系统在频域内的响应，包括幅频特性、相频特性、相位裕度、增益裕度等。这些指标可以帮助我们评估控制系统的稳定性和性能。

<img src=\频域仿真结果.png\gt;

中国大学MATLAB与控制系统仿真的发展

中国大学在MATLAB与控制系统仿真方面的发展取得了不小的成就。在教学和研究方面，中国大学都积极地探索和应用MATLAB与控制系统仿真技术，不断提升教学质量和科研水平。

一方面，中国大学各类工科专业在课程中广泛使用MATLAB与控制系统仿真技术。例如，在自动化、电子、电力等专业中，都会开设相应的课程，让学生学习和掌握MATLAB和Simulink的使用方法，以及控制系统建模和仿真的方法。这些课程让学生在实践中掌握科研和工程实践中必备的技能，增强了他们的竞争力和就业能力。

另一方面，中国大学也在控制系统仿真方面进行了大量的研究。例如，在飞行器控制系统、交通控制系统等领域，中国大学开展了大量的仿真研究，通过MATLAB和Simulink等工具箱，模拟了各种控制系统的设计方案，并对其性能进行了评估和优化。这些研究成果不仅为学术界提供了重要的参考和借鉴，也为工业界提供了实用的解决方案。

结语

MATLAB与控制系统仿真技术是自动化领域中的重要技术之一，也是未来数字化和智能化建设的重要组成部分。中国大学在该领域的发展取得了不小的成就，不断推进教学和研究工作，为社会和经济发展做出了贡献。