机电系统动力学仿真matlab课后答案 刘白雁汇编
基于MATLABSimulink机电系统动态仿真教程第一章
二、仿真的分类
按模型分类
1、物理仿真：采用物理模型，有实物介入！ 具有效果逼真，精度高等优点，但造价高或耗时长， 大多在一些特殊场合下采用（如导弹、卫星一类飞 行器的动态仿真，发电站综合调度仿真与培训系统 等），具有实时性、在线的特点。 2、数学仿真：采用数学模型 在计算机上进行，具有非实时性、离线的特点，经 济、快速、实用。
《机电系统动态仿真——基于 MATLAB/Simulink》
刘白雁教授编著 机械工业出版社
2006，8
仿真软件的简介 一、仿真的发展
1、程序编程阶段： 所有问题（如：微分方程求解、 矩阵运算、绘图等）都是用高级算法语言（如C、 FORTRAN等）来编写。 2、程序软件包阶段： 出现了“应用子程序库”。 3、交互式语言阶段（仿真语言：仿真语言可用一 条指令实现某种功能，如“系统特征值的求解”， 使用人员不必考虑什么算法，以及如何实现等低 级问题。 4、模型化图形组态阶段：符合设计人员对基于模 型图形化的描述。
三、常见的几种仿真软件
PSPICE、ORCAD：通用的电子电路仿真软件， 适合于元件级仿真。 SYSTEM VIEW：系统级的电路动态仿真软 件 MATLAB：具有强大的数值计算能力，包含 各种工具箱，其程序不能脱离MATLAB环境 而运行，所以严格讲，MATLAB不是一种计 算机语言，而是一种高级的科学分析与计算软 件。 SIMULINK：是MATLAB附带的基于模型化 图形组态的动态仿真环境。
按计算机类型分类
1、模拟仿真：采用数学模型，在模拟计算机 上进行的实验研究。50年代 2、数字仿真：采用数学模型，在数字计算机 上借助于数值计算方法所进行的仿真实验。 60年代
3、混合仿真：结合了模拟仿真与数字仿真。 4、现代计算机仿真：采用先进的微型计算机，基于 专用的仿真软件、仿真语言来实现，其数值计算 功能强大，使用方便，易学。80年代以来
matlab课后习题及答案详解
第1章 MATLAB概论1.1与其他计算机语言相比较，MATLAB语言突出的特点是什么？MATLAB具有功能强大、使用方便、输入简捷、库函数丰富、开放性强等特点。
1.2 MATLAB系统由那些部分组成？MATLAB系统主要由开发环境、MATLAB数学函数库、MATLAB语言、图形功能和应用程序接口五个部分组成。
1.3 安装MATLAB时，在选择组件窗口中哪些部分必须勾选，没有勾选的部分以后如何补安装？在安装MATLAB时，安装内容由选择组件窗口中个复选框是否被勾选来决定，可以根据自己的需要选择安装内容，但基本平台（即MATLAB选项）必须安装。
第一次安装没有选择的内容在补安装时只需按照安装的过程进行，只是在选择组件时只勾选要补装的组件或工具箱即可。
1.4 MATLAB操作桌面有几个窗口？如何使某个窗口脱离桌面成为独立窗口？又如何将脱离出去的窗口重新放置到桌面上？在MATLAB操作桌面上有五个窗口，在每个窗口的右上角有两个小按钮，一个是关闭窗口的Close按钮，一个是可以使窗口成为独立窗口的Undock按钮，点击Undock按钮就可以使该窗口脱离桌面成为独立窗口，在独立窗口的view菜单中选择Dock ……菜单项就可以将独立的窗口重新防止的桌面上。
1.5 如何启动M文件编辑/调试器？在操作桌面上选择“建立新文件”或“打开文件”操作时，M文件编辑/调试器将被启动。
在命令窗口中键入edit命令时也可以启动M文件编辑/调试器。
1.6 存储在工作空间中的数组能编辑吗？如何操作？存储在工作空间的数组可以通过数组编辑器进行编辑：在工作空间浏览器中双击要编辑的数组名打开数组编辑器，再选中要修改的数据单元，输入修改内容即可。
1.7 命令历史窗口除了可以观察前面键入的命令外，还有什么用途？命令历史窗口除了用于查询以前键入的命令外，还可以直接执行命令历史窗口中选定的内容、将选定的内容拷贝到剪贴板中、将选定内容直接拷贝到M文件中。
《机电系统动态仿真》实验指导书2019版共11页文档
实验一MATLAB基本操作一、实验目的：①通过上机实验操作，使学生熟悉MATLAB实验环境，练习MATLAB命令、m文件，进行矩阵运算、图形绘制、数据处理。
②通过上机操作，使得学生掌握Matlab变量的定义和特殊变量的含义，理解矩阵运算和数组运算的定义和规则。
③通过上机操作，使得学生掌握数据和函数的可视化，以及二维曲线、三维曲线、三维曲面的各种绘图指令。
二、实验原理与说明Matlab是Matrix 和Laboratory两词的缩写，是美国Mathworks公司推出的用于科学计算和图形处理的可编程软件，经历了基于DOS版和Windows版两个发展阶段。
三、实验设备与仪器：PC电脑，Matlab7.0仿真软件四、实验内容、方法与步骤：数组运算与矩阵运算数组“除、乘方、转置”运算符前的“.”决不能省略，否则将按矩阵运算规则进行运算；执行数组与数组之间的运算时，参与运算的数组必须同维，运算所得的结果也与参与运算的数组同维。
A=[ 1 2 3; 4 5 6; 7 8 9];B=[-1 -2 -3；-4 -5 -6；-7 -8 -9];X=A.*BY=A*Bplot用于二维曲线绘图，若格式为plot（X，Y，’s’），其中X为列向量，Y是与X等行的矩阵时，以X为横坐标，按Y的列数绘制多条曲线；若X为矩阵，Y是向量时，以Y为纵坐标按X的列数（或行数）绘制多条曲线。
参考程序如下：t=(0:pi/100:pi)'y1=sin(t)*[-1 1];y2=sin(t).*sin(9*t);plot(t,y1, 'r:', t, y2, 'b-.')axis([0 pi, -1, 1])title('Drawn by Dong-yuan GE')程序运行界面如下：plot3用于三维曲线绘制，其使用格式与plot十分相似。
参考程序如下：t=0:0.02:2*pi;x=sin(t);y=cos(t);z=cos(2*t);plot3(x,y,z,'b-', x,y,z,'o')程序运行界面如下：mesh与surf用于三维空间网线与曲面的绘制。
MATLAB语言与控制系统仿真-参考答案-第3章
3.5 MATLAB 绘图实训3.5.1 实训目的1.学会MA TLAB 绘图的基本知识；2.掌握MA TLAB 子图绘制、图形注释、图形编辑等基本方法；3.学会通过MA TLAB 绘图解决一些实际问题；4.练习二维、三维绘图的多种绘图方式，了解图形的修饰方法；5.学会制作简单的MATLAB 动画。
图3-46 炮弹发射示意图3.5.2 实训内容1. 炮弹发射问题（1）炮弹发射的基础知识炮弹以角度α射出的行程是时间的函数，可以分解为水平距离)(t x 和垂直距离)(t y 。
)cos()(0αtv t x = %水平方向的行程；205.0)sin()(gt tv t y -=α %垂直方向的行程； 其中，0v 是初速度；g 是重力加速度，为9.82m/s ；t 是时间。
（2）炮弹发射程序举例：分析以下程序以及图3-47各个图形的实际意义。
a=pi/4; v0=300; g=9.8;t=0:0.01:50; x=t*v0*cos(a);y=t*v0*sin(a)-0.5*g*t.^2;subplot(221);plot(t,x);grid;title(‘时间-水平位移曲线'); subplot(222);plot(t,y);grid;title(‘时间-垂直位移曲线');subplot(223);plot(x,y);grid;title(‘水平位移-垂直位移曲线'); subplot(224);plot(y,x);grid;title(‘垂直位移-水平位移曲线');图3-4745角发射曲线 （3）编程解决炮弹发射问题①假设在水平地面上以垂直于水平面的角度向上发射炮弹，即发射角90=α，假设初速度分别为[310，290，270]m/s,试绘制时间-垂直位移曲线，编程求取最高射程；绘图要求：◆ 标题设为“炮弹垂直发射问题”； ◆ 在图上通过添加文本的方式表明初速度； ◆ 在x 轴标注“时间”； ◆ 在y 轴上标注“垂直距离”； ◆ 添加网格线； ◆ 将310m/s 的曲线改为线粗为2的红色实线； ◆ 将290m/s 的曲线改为线粗为3的绿色点划线； ◆ 将270m/s 的曲线改为线粗为2的蓝色长点划线；a=pi/2; v1=310; g=9.8;t=0:0.01:50; x1=t*v1*cos(a);y1=t*v1*sin(a)-0.5*g*t.^2;plot(t,y1);grid; title('炮弹垂直发射问题'); xlabel('时间'); ylabel('垂直距离'); hold on; v2=290;x2=t*v2*cos(a);y2=t*v2*sin(a)-0.5*g*t.^2; plot(t,y2); v3=270;x3=t*v3*cos(a);y3=t*v3*sin(a)-0.5*g*t.^2; plot(t,y3);zgsc=[max(y1); max(y2); max(y3)] %三次发射的最高射程 运行结果如下：zgsc =1.0e+003 * 4.9031 4.29083.7194最高射程分别为:4903.1米,4290.8米,3719.4米。
MATLAB语言与控制系统仿真-参考答案-第8章
8.6 控制系统的Simulink仿真实训8.6.1实训目的:1.学会运用Simulink进行系统仿真；2.了解子系统的创建方法及简单应用；3.运用Simulink实现混沌控制系统的仿真；4.运用Simulink实现伺服跟踪系统等系统的仿真；8.6.2实训内容：1.按照图8-39所示建立系统的结构图文件。
图8-39（1）K=50,纪录图示三处的波形，分析系统的稳态性并给出稳态误差。
仿真文件：sx8620101.mdl系统稳定，稳态误差为0；（2）K=200,纪录图示三处的波形，根据曲线分析系统的稳定性。
仿真文件：sx8620102.mdl由输出曲线可以看出闭环系统不稳定；（3）编写程序求取K=200时的闭环传递函数，求出系统的闭环极点（特征根），说明系统的稳定性，分析与（2）得出的结论是否一致。
%实训8620103.mn1=3;d1=[1,2];[n2,d2]=cloop(n1,d1);sysa=tf(n2,d2);sysb=tf([200],[1,0])*tf([1],[1,5]);sysc=sysa*sysb/(1+sysa*sysb);[nc,dc]=tfdata(sysc,'v');roots(dc)>> ans =-12.0549 1.0275 + 6.9797i 1.0275 - 6.9797i -5.0000 + 0.0000i -5.0000 - 0.0000i有两个特征根在右半平面，闭环系统不稳定；与（2）得出的稳定性结论一致。
2. 子系统创建实验 （1）建立如下系统。
（2）选定范围,创建子系统并定义变量a 。
图8-40(3)利用创建的子系统,分别记录10,8,6,4,2 a 时所示系统的输出波形。
a=2a=4a=6a=8a=103.已知四维混沌系统的运动方程如下，试用Simulink 进行仿真。
⎪⎪⎩⎪⎪⎨⎧+-=+-=-+=+-=321444213343121243212110)(10)(35x x x x xx x x x x x x x x x xx x x x x x （1）四个积分器的初始值自定，建议在（0.01，3.0）范围内随机给出。
基于MATLAB的永磁同步电机矢量控制系统仿真
３ 矢量控制与坐标变换模块
矢量控制 模 块 实 现 的 就 是 ＰＭＳＭ 的 矢 量 控 制 算 法 ， 其 中 ，
空间矢量变换 ＡＢＣ－ ＤＱ 和 ＤＱ－ ＡＢＣ 的变换矩阵分别为：
! ＣＡＢＣ－ ＤＱ＝
２ ３
"
##ｓｉｎθ
#
#
#
#
##ｃｏｓθ
#
#
#
１ #
#
#
# $
!
２
ｓｉｎ（
θ－
２ ３
π）
ｃｏｓ（ θ－ ２ π） ３
运行方式由电机电磁转矩符号决定 （为正则是电动机状态， 为
负则是发电机状态）。为了简化模型， 可以假定转子永磁磁极在
定子上产生的感应磁通是正弦分布的， 并且由于通常永磁同
步电机的气隙较大， 可以近似地忽略定电机铁心的磁饱和。
因此永磁同步电机在 ｄ－ ｑ 轴的电压方程为：
ｄ ｄｔ
ｉｄ
＝
１ Ｌｄ
ｕｄ
－
Ｒ１ Ｌｄ
π）
ｃｏｓ（θ＋ ２ ３π） Nhomakorabea$
１ !２
& & & & ’
根 据 上 面 两 式 在 ＭＡＴＬＡＢ 环 境 下 可 分 别 得 到 ｄｑ／ａｂｃ 和
ａｂｃ／ｄｑ 坐标变换的子模块， 用以实现 ＰＭＳＭ 的矢量控制算法，
将电流转换为电压。
４ 电流滞环型 ＰＷＭ模块
电 流 滞 环 ＰＷＭ 模 块 实 现 的 是 ＰＭＳＭ 的 滞 环 电 流 控 制 方
Ｔｈｅ Ｓ ｉｍｕｌａ ｔｉｏｎ Ｂａ ｓ ｅ ｄ ｏｎ Ｍａ ｔｌａ ｂ ｆｏｒ Ｖｅ ｃｔｏｒ Ｃｏｎｔｒｏｌ ｏｆ Ｐ ｅ ｒｍａ ｎｅ ｎｔ Ｍａ ｇｎｅ ｔ Ｓ ｙｎｃｈｒｏｎｏｕｓ Ｍｏｔｏｒ
机电系统仿真技术试题
机电系统仿真技术试题姓名：刘丽欢 学号：0009 专业：机械电子工程 电话： 一、用MATLB 指令求解下列各题1． 求⎥⎦⎤⎢⎣⎡=5361A 的特征值和特征向量。
>> A=[1,6;3,5];>> [V ,D]=eig(A) V =-0.9125 -0.6676 0.4092 -0.7445 D =-1.6904 0 0 7.6904 2． 求⎥⎦⎤⎢⎣⎡=3752B 的特征多项式。
>> B=[2,5;7,3]B =2 5 73 >> C=poly(B) C =1.0 -5.0000 -29.0000该矩阵的特征多项式为295)(2--=S S s P3． 已知⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎣⎡=200310211E ，求其约旦标准形。
>> E=[1 1 2;0 1 3;0 0 2];C=jordan(E) C =2 0 0 0 1 1 0 0 1E 的约旦标准形是⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎣⎡100110002 4． 求递推方程)2(4)1(3)(----=n f n f n f 的通解。
>> f=maple('rsolve(f(n)=-3*f(n-1)-4*f(n-2),f(n))'); disp('f(n)='),disp(f) function work22(n,i,j) syms a b A=ones(n) for a=1:nfor b=1:nif (a+b)==(i+j) A(a,b)=0; end end end disp(A) f(n)=(3/7*i*f(1)*7^(1/2)+f(1)+1/7*i*f(0)*7^(1/2)+3*f(0))*(-8/(3-i*7^(1/2)))^n/(3-i*7^(1/2))-1/7*i*7^(1/2)*(3*f(1)+i*f(1)*7^(1/2)+f(0)+3*i*f(0)*7^(1/2))*(-8/(3+i*7^(1/2)))^n/(3+i*7^(1/2)) 5． 求定积分⎰--15152/221dx e x π>> syms x;f=exp(-x^2/2); a=int(f,-15,15); an=a/(2*pi)^0.5 an =/*erf(15/2*2^(1/2))*2^(1/2)*pi^(1/2) 二、 完成下列各个程序段 1.求1000以内的质数。
MATLAB语言与控制系统仿真-参考答案-第1章
1.6 MATLAB操作基础-实训1.6.1实训目的1.熟悉MATLAB语言环境，识别MATLAB桌面和命令窗口，命令历史窗口，工作空间窗口等；2.练习设置变量精度或变量显示方式；3.练习通过MATLAB编程解决一些实际问题；4.通过作图总结自变量增量设置对作图结果的影响；5.学会求解方程、方程组的基本方法；6.练习M文件的建立与执行；7.学会进入工具箱的演示系统，以便于进一步了解和学习感兴趣的知识，为以后的自主学习奠定基础。
1.6.2实训内容1.根据表1-2中要求，先使用命令format改变变量的精度或显示方式，然后键入表达式，并将运行结果填入表1-2中，并练习使用clc 清除命令窗口中内容。
>> format bank;>> aa = 3.142.720.611.4164.0081.00>> format short>> aa =3.14162.71830.60651.414264.000081.0000>> format short e>> aa =3.1416e+0002.7183e+0006.0653e-001 1.4142e+000 6.4000e+001 8.1000e+001 >> format rat >> a a =355/113 1457/536 743/1225 1393/985 64 812. 编写MA TLAB 程序计算，根据程序运算结果填空（要求保留两位小数）（1）58.135.0+=-ea =（ 4.29 ）； 程序为： a=exp(-0.5)+sqrt(13.58)>> format bank;>> a=exp(-0.5)+sqrt(13.58) a =4.29（2）已知两个圆的半径分别为cm 5.31=r ， cm 62=r ，则两个圆的周长分别为=1l （ 21.99 ）cm, =2l （ 37.70 ）cm;面积分别为=1s （ 38.48 ）2cm ，=2s （ 113.10 ）2cm程序：>> format bank; >> r=[3.5 6]; >> [2*pi*r;pi*r.*r]提示：圆的周长计算公式为：r L π2=，圆的面积2r S π=，其中r 为圆的半径。
MATlab 仿真部分习题答案
[4.1]控制系统结构如图4.1所示（1）利用MATLAB对以上单位负反馈控制系统建立传递函数；（2）将第一问中求得的传递函数模型转化为零极点增益形式和状态空间形式。
解:（1）num=[2 2];den=[1 2 1];[num1,den1]=cloop(num,den);sys=tf(num1,den1)程序运行结果如下：Transfer function:2 s + 2-------------s^2 + 4 s + 3（2）[z,p,k]=tf2zp(num1,den1);g_zpk=zpk(z,p,k);[A,B,C,D]=zp2ss(z,p,k);g_ss=ss(A,B,C,D)程序运行结果如下：z = -1 p = -3 -1 k = 2a = x1 x2x1 -4 -1.732x2 1.732 0b = u1x1 1x2 0c = x1 x2y1 2 1.155d = u1y1 0K[5.1]设单位负反馈控制系统的开环传递函数为G(S)=+s(s^2+7s17)（1）试绘制k=10、100时闭环系统的阶跃响应曲线，并计算稳态误差、上升时间、超调量和过渡过程时间；（2）绘制k=1000时闭环系统的阶跃响应曲线，与k=10、100时所得的结果相比较，分析增益系数与系统稳定性的关系；解：（1）k=10时，K=100时，K=10时，利用MA TLAB工作区输入程序：num=[10];den=[1,7,17,0];[z,p,k]=tf2zp( num,den);运行得z,p,k的值p= -3.5+2.1794*i -3.5-2.1794*i k=10G=zpk([ ],[-3.5+2.1794*i,-3.5-2.1794*i],10)；c=dcgain(G);[y,t]=step(G);plot(t,y)[Y,K]=max(y);timetopeak=t(k);percentovershoot=100*(y-c)/cn=1;while y(n)<c n=n+1;end risetime=t(n) i=length(t);while(y(i)>0.98*c&y(i)<1.02*c) i=i-1;End setllingtime=t(i) 运行程序结果为：稳定值c=0.5882，响应时间setllingtime=1.0096s,上升时间risetime=1.1989s,最大峰值时间timetopeak=1.4356,超调量percentovershoot=0.555% 同理得k=100时，稳定值c=5.882，响应时间setllingtime=1.0096s, 上升时间risetime=1.1989s,最大峰值时间timetopeak=1.4356,超调量percentovershoot=0.555%（3）k=1000时，由其响应曲线可知，增益系数越大，其稳定性越差。
matlab机电系统仿真大作业
曲柄滑块机构运动学仿真1、设计任务描述通过分析求解曲柄滑块机构动力学方程，编写matlab 程序并建立Simulink 模型，由已知的连杆长度和曲柄输入角速度或角加速度求解滑块位移与时间的关系，滑块速度和时间的关系，连杆转角和时间的关系以及滑块位移和滑块速度与加速度之间的关系，从而实现运动学仿真目的。
2、系统结构简图与矢量模型下图所示是只有一个自由度的曲柄滑块机构，连杆与长度已知图2-1 曲柄滑块机构简图设每一连杆（包括固定杆件）均由一位移矢量表示，下图给出了该机构各个杆件之间的矢量关系图2-2 曲柄滑块机构的矢量环3．匀角速度输入时系统仿真3.1 系统动力学方程系统为匀角速度输入的时候，其输入为输出为；(1) 曲柄滑块机构闭环位移矢量方程为:(2) 曲柄滑块机构的位置方程(3) 曲柄滑块机构的运动学方程通过对位置方程进行求导，可得由于系统的输出是与，为了便于建立A*x=B 形式的矩阵，使x=[ ],将运动学方程两边进行整理，得到将上述方程的v1 与w3 提取出来，即可建立运动学方程的矩阵形式3.2 M 函数编写与Simulink 仿真模型建立3.2.1 滑块速度与时间的变化情况以及滑块位移与时间的变化情况仿真的基本思路：已知输入w2 与，由运动学方程求出w3 和v1，再通过积分，即可求出与r1。
(1) 编写Matlab 函数求解运动学方程将该机构的运动学方程的矩阵形式用M 函数compv(u)来表示。
设r2=15mm，r3=55mm，r1(0)=70mm，。
其中各个零时刻的初始值可以在Simulink 模型的积分器初始值里设置M 函数如下：function [x]=compv(u) %u(1)=w2%u(2)=sita2%u(3)=sita3 r2=15; r3=55;a=[r3*sin(u(3)) 1;-r3*cos(u(3)) 0]; b=[-r2*u(1)*sin(u(2));r2*u(1)*cos(u(2))]; x=inv(a)*b;2) 建立Simulink 模型M 函数创建完毕后，根据之前的运动学方程建立Simulink 模型，如下图：图3-1 Simulink 模型同时不要忘记设置r1 初始值70，如下图：图3-2 r1 初始值设置设置输入角速度为150rad/s ，运行时间为0.1s ，点击运行，即可从示波器中得到速度和时间以及位移和时间的图像3.2.2 滑块位移和滑块速度之间的图像为了得到滑块位移和滑块速度之间的图像，需要通过to workspace 模块将simulink 里位移和时间的数据传递到Matlab 的工作区中，从而在M 文件中再次利用，从Simulink 模块传递到工作区的数据的名称是simout。
MATLAB-课后实验答案
实验一 MATLAB 运算基础1. 先求下列表达式的值，然后显示MATLAB 工作空间的使用情况并保存全部变量。
(1) 0122sin851z e =+(2) 21ln(2z x =，其中2120.455i x +⎡⎤=⎢⎥-⎣⎦(3) 0.30.330.3sin(0.3)ln , 3.0, 2.9,,2.9,3.022a a e e a z a a --+=++=--(4) 2242011122123t t z t t t t t ⎧≤<⎪=-≤<⎨⎪-+≤<⎩，其中t =0:: 解：2. 已知：1234413134787,2033657327A B --⎡⎤⎡⎤⎢⎥⎢⎥==⎢⎥⎢⎥⎢⎥⎢⎥-⎣⎦⎣⎦求下列表达式的值：`(1) A+6*B 和A-B+I （其中I 为单位矩阵）(2) A*B 和A.*B(3) A^3和A.^3(4) A/B 及B\A(5) [A,B]和[A([1,3],:);B^2] 解：运算结果：3. 设有矩阵A 和B123453166789101769,111213141502341617181920970212223242541311A B ⎡⎤⎡⎤⎢⎥⎢⎥-⎢⎥⎢⎥⎢⎥⎢⎥==-⎢⎥⎢⎥⎢⎥⎢⎥⎢⎥⎢⎥⎣⎦⎣⎦(1) 求它们的乘积C 。
(2) 将矩阵C 的右下角3×2子矩阵赋给D 。
(3) 查看MATLAB 工作空间的使用情况。
解：. 运算结果：4. 完成下列操作：）(1) 求[100,999]之间能被21整除的数的个数。
(2) 建立一个字符串向量，删除其中的大写字母。
解：(1) 结果：(2). 建立一个字符串向量例如：ch='ABC123d4e56Fg9';则要求结果是：实验二 MATLAB 矩阵分析与处理1. 设有分块矩阵33322322E R A O S ⨯⨯⨯⨯⎡⎤=⎢⎥⎣⎦，其中E 、R 、O 、S 分别为单位矩阵、随机矩阵、零矩阵和对角阵，试通过数值计算验证22E R RS A O S +⎡⎤=⎢⎥⎣⎦。
机电系统仿真第四章习题答案1
4-2．设典型闭环结构控制系统如图4-47所示，当阶跃输入幅值R=20时，用sp4-1.m求取输出y(t)的响应。
解：仿真波形为：在命令行里输入：>> a=[0.016 0.864 3.27 3.42 1];>> b=[30 25];>> X0=[0 0 0 0];>> V=2;>> n=4;>> T0=0;>> Tf=10;>> h=0.25;>> R=20;>> sp4_1>> plot(t,y)>> grid>> h=0.05;>> sp4_1>> [t',y']>> plot(t,y)>> grid“注意h值的选取，太大时将画不出波形！！”附：sp4_1.m函数为b=b/a(1);a=a/a(1);A=a(2:n+1);A=[rot90(rot90(eye(n-1,n)));-fliplr(A)];B=[zeros(1,n-1),1]';m1=length(b);C=[fliplr(b),zeros(1,n-m1)];Ab=A-B*C*V;X=X0';y=0;t=T0;N=round((Tf-T0)/h);for i=1:NK1=Ab*X+B*R;K2=Ab*(X+h*K1/2)+B*R;K3=Ab*(X+h*K2/2)+B*R;K4=Ab*(X+h*K3)+B*R;X=X+h*(K1+2*K2+2*K3+K4)/6;y=[y,C*X];t=[t,t(i)+h];end4-3．试说明系统中比例环节、纯微分环节对式（4-10）中Q阵的逆的存在有何影响.解：（1）若为比例环节，A（i）=常数，B(i)=0,C(i)=常数，D(i)=0,G(i)=B(i)/A(i)举例如下：00000000000a c e f g Bb D d W h i jk l ma ce cf cgQ B DW dh b di dj⎡⎤⎡⎤⎡⎤⎢⎥⎢⎥⎢⎥===⎢⎥⎢⎥⎢⎥⎢⎥⎢⎥⎢⎥⎣⎦⎣⎦⎣⎦---⎡⎤⎢⎥=-=---⎢⎥⎢⎥⎣⎦Q=不存在可逆矩阵（2）若为纯微分环节，A(i)=B(i)=0,C(i)=常数，D(i)=常数举例如下：,0a c e f g B b D d W h i j n k l m a ce cf cg Q B DW dh b di dj Q nk nl nm ⎡⎤⎡⎤⎡⎤⎢⎥⎢⎥⎢⎥===⎢⎥⎢⎥⎢⎥⎢⎥⎢⎥⎢⎥⎣⎦⎣⎦⎣⎦---⎡⎤⎢⎥=-=---=⎢⎥⎢⎥---⎣⎦不定所以Q 可逆性质不定%只有当系统中有纯比例、纯微分环节时， Q 有可能存在全零行，导致不可逆%4-4．系统结构图如图4-48，写出该系统的联结矩阵W 和0W ，并写出联结矩阵非零元素阵IJ W 。
matlab仿真任务与答案
《控制系统CAD 》上机考核大作业姓名： 何振华 学号： 3110201209 班级： 自动化112 （注：答完题后，请将WORD 文档的文件名更改为学号+姓名）1 创建下面系统的传递函数模型：1）1(5)()(10)(7)s G s s s +=++； 2）220.51() 1.50.5z G s z z -=-+2 已知系统的方框图如图所示，计算系统的状态空间方程x Ax Bu y Cx Du =+⎧⎨=+⎩、传递函数()()()C s G s R s =，并利用Hurwitz判据分析其稳定性。
3 已知单位负反馈系统的开环传递函数为：(18)()(1)(2)(3)s G s s s s +=+++1）绘制50T s =方波、0.1T s =采样、100t s =的单位方波响应曲线； 2）绘制系统的Bode 图和Nyquist 图。
4 考虑一个单位负反馈系统，其前向通道传递函数为：10()(2)(8)G s s s s =++试应用根轨迹法设计一个滞后校正装置()c G s ，使得主导闭环极点位于1,22s j =-±，并且静态速度误差系数180v K s -=。
5 在Simulink 下搭建如下系统结构：系统输入信号为单位方波信号，周期为10s，饱和非线性环节的上下限为1c=±，取步长0.1h=，仿真时间为20s，试绘制系统的响应曲线。
第一题:1程序: clear allclcnum=[1,5];den=[1,17,70];sys=tf(num,den)结果:Transfer function:s + 5---------------s^2 + 17 s + 702程序num=[0.5,-1];den=[1,-1.5,0.5];t=0.01;sys=tf(num,den,t)结果:Transfer function:0.5 z - 1-----------------z^2 - 1.5 z + 0.5Sampling time: 0.01第二题:仿真：程序clear allclc[A,B,C,D]=linmod('adsl')sys=ss(A,B,C,D)sys1=tf(sys)den=[1,2,31,30,10];[rtab,msg]=routh(den)结果:A =-1 -30 0 11 0 0 00 -10 -1 00 0 1 0B =11C =0 10 0 0D =a =x1 x2 x3 x4x1 -1 -30 0 1x2 1 0 0 0x3 0 -10 -1 0x4 0 0 1 0b =u1x1 1x2 0x3 1x4 0c =x1 x2 x3 x4y1 0 10 0 0d =u1y1 0Continuous-time model.Transfer function:10 s^2 + 10 s + 10--------------------------------s^4 + 2 s^3 + 31 s^2 + 30 s + 10rtab =1 31 102 30 016 10 0115/4 0 010 0 0msg =[]第三题：1程序：clear allclcnum=[1,18];den=conv([1,1],conv([1,2],[1,3]));sys=tf(num,den)[u,t]=gensig('squre',50,100,0.1)lsim(sys,u,t),title('何振华');grid on图形：01020304050607080901000.511.522.53何振华Time (sec)A m p l i t u d e2程序：clear all clcnum=[1,18];den=conv([1,1],conv([1,2],[1,3]));sys=tf(num,den) subplot(211)nyquist(sys);title('何振华') subplot(212)bode(sys);title('何振华')图形：-1-0.500.51 1.52 2.53何振华Real AxisI m a g i n a r y A x is-2000200M a g n i t u d e (d B )101010101010P h a s e (d e g )何振华Frequency (rad/sec)第四题：程序：clear all clcKK=128;s1=-2+i*2*sqrt(3);a=2;ng0=[10];dg0=conv([1,0],conv([1,2],[1,8])); g0=tf(ng0,dg0);[ngc,dgc,k]=rg_lag(ng0,dg0,KK,s1,a); gc=tf(ngc,dgc) g0c=tf(KK*g0*gc); rlocus(g0,g0c); b1=feedback(k*g0,1);b2=feedback(g0c,1);title('何振华');figure,step(b1,'r--',b2,'b');title('何振华');grid on图形-25-20-15-10-50510-20-15-10-55101520何振华Real AxisI m a g i n a r y A x i s：05101520250.20.40.60.811.21.41.61.8何振华Time (sec)A m p l i t u d e运行结果：Transfer function: 0.075 s + 0.01186 -----------------s + 0.01186第五题:仿真程序：clear allclct=[0:0.1:10]';hold onfor i=1:6ut=[t,i*ones(size(t))];[tt,x,y]=sim('sy123',20,[],ut);plot(tt,y),title('何振华'),endgrid,hold off图形:02468101214161820123456789何振华。
两种基于Matlab对永磁同步电动机矢量控制系统的仿真方法
D 设计分析 e s i g n a n d a n a l y s i s 微特电机 2005年第7期 两种基于Matlab 对永磁同步电动机矢量控制系统的仿真方法收稿日期:2005-01-04两种基于M a tl ab 对永磁同步电动机矢量控制系统的仿真方法刘明丹1,刘 念2(1.四川农业大学,四川雅安625014;2.四川大学,四川成都610065)Two K i n ds of S i m ul a ti on M ethods for the Vector Con trol Syste m of Per manen tM agnet SynchronousM otor Ba sed on M a tl abL I U M ing -dan 1,L I U N ian2(1.Sichuan Agricultural University,Ya ′an 625014,China;2.Sichuan University,Chengdu 610065,China ) 摘 要:重点分析了应用M atlab /Si m ulink 对永磁同步电动机动态过程分析时建立电机仿真模型时的两种方法,一种是用电机状态方程系数阵[A,B ,C,D ]及State -Space 模块并辅以一些运算模块搭建电机模块;另一种是以S -函数方式实现。
并分别给出了两种建模方式的主要步骤。
关键词:Matlab 仿真;永磁同步电动机;矢量控制;S -函数中图分类号:T M 341 文献标识码:A 文章编号:1004-7018(2005)07-0026-03Abstract:T wo kinds of research and devel opment work on the vect or contr ol of per manent magnet synchr onous mot or with the ai m of si m ulati on are analyzed .The first is using the mot or’s constant [A,B ,C,D ]of state f or mula,and state -s pace module with the ai m of calculati on .The second is realized by using S -functi on .And the main method thr ough the modeling is given separately .Keywords:M atlab si m ulati on;per manent magnet synchr o 2nous mot or;vect or contr ol;S -functi on随着计算机软硬件技术的迅猛发展,市场上出现了多种计算机仿真软件。
MATLAB仿真 课后习题
第一章习题3.请指出以下的变量名（函数名、M文件名）中，哪些是合法的？Abc 2004x lil-1 wu_2004 a&b qst.u _xyz 解：合法的变量名有：Abc wu_20044．指令窗操作（1）求[12+2×（7-4）]÷32的运算结果解：>> [12+2*(7-4)]/3^2ans =2（2）输入矩阵A=[1，2，3；4，5，6；7，8，9]，观察输出。
解：>> A=[1,2,3;4,5,6;7,8,9]A =1 2 34 5 67 8 9（3）输入以下指令，观察运算结果；clear;x=-8:0.5:8;y=x';X=ones(size(y))*x;Y=y*ones(size(x));R=sqrt(X.^2+Y.^2)+eps;Z=sin(R)./R;mesh(X,Y,Z);colormap(hot)xlabel('x'),ylabel('y'),zlabel('z')解：7．指令行编辑（1）依次键入以下字符并运行：y1=2*sin(0.3*pi)/(1+sqrt(5))解：>>y1=2*sin(0.3*pi)/(1+sqrt(5))y1 =0.5000(2)通过反复按键盘的箭头键，实现指令回调和编辑，进行新的计算；y2=2*cos(0.3*pi)/(1+sqrt(5))解：>>y2=2*cos(0.3*pi)/(1+sqrt(5))y2 =0.363311.编写题4中（3）的M脚本文件，并运行之。
解：第二章习题1.在指令窗中键入x=1:0.2:2和y=2:0.2:1,观察所生成的数组。
解:>> x=1:0.2:2 x =1.0000 1.2000 1.4000 1.6000 1.80002.0000 >> y=2:0.2:1 y =Empty matrix: 1-by-02．要求在[0，2π]上产生50个等距采样数据的一维数组，试用两种不同的指令实现。
电机数学模型matlab仿真作业
MATLAB在异步电机仿真中的应用摘要：在同步旋转坐标系上(M、 T 坐标系) 推导出异步电机数学模型, 并应用 MATLAB/ SIMULINK 对其进行实际仿真，并且运用电机的参数验证了所建模型的正确性，并得出电机转速、电机稳定运行三相电流、电机转矩图。
关键词：仿真异步电机数学模型 MATLAB一、引言Matlab 语言是一种面向科学工程计算的高级语言，它集科学计算自动控制信号处理神经网络图像处理等功能于一体，是一种高级的数学分析与运算软件，可用作动态系统的建模和仿真。
目前，电机控制系统越来越复杂，不断有新的控制算法被采用仿真是对其进行研究的一个重要的不可缺少的手段 Matlab 的仿真研究功能成功方便地应用到各种科研过程中。
本文将结合Matlab/Simulink 的特点，介绍异步电动机在同步旋转坐标系（M 、T 坐标系）的数学建模与仿真方法在建模与仿真之后，可利用Simulink 将模型封装起来，使用时只需调用该模型并输入电机参数即可，为变频调速系统及控制方法的仿真研究提供了一种性能可靠使用方便的电机通用仿真模型。
异步电机的动态模型是高阶、非线性、强耦合的多变量系统 ,通过坐标变换的方法对其进行简化后 , 模型简单得多, 但其非线性、多变量的本质并未改变。
描述电机的仍是一组高阶、变系数的微分方程,用传统的方法对其进行仿真分析并非易事。
为了解决这一难题,本文利用异步电动机在同步旋转坐标系上(M、T 坐标系)的电压方程、磁链方程、转矩方程、运动方程实现了异步电动机的模型。
建立好数学模型之后。
利用MATLAB/SIMULINK仿真软件成功搭建在同步旋转坐标系下的电机的数学模型。
使得模型的建立更加简洁、明了,充分利用MATLAB/ SIMULINK提供的模块,建立了普通异步电动机的仿真模型,并对实际电机进行了仿真。
二、异步电机的仿真数学模型利用MATLAB 进行电机运行状态仿真,最为关键的是建立起一个方便于仿真的电机模型。