控制系统的Matlab仿真与设计大作业
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11.4 11.5 11.6 10.5 10.6 10.8 01.4； 2.使用软件版本：Matlab2012b v8.0.0.783； 3.题目中涉及的控制系统框图均由 simulink 完成。
■11.4 已知各环节（模块）的传递函数如下，各系统的组成如以下各小题所描述，编 程求取各系统总的传递函数。
☞ 程序运行结果为：
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱsys_g1 =
5 s^2 - 12 s + 33 -----------------------------s^4 + 6 s^3 + 3 s^2 + 5 s + 15
Continuous-time transfer function.
sys_g2 =
s^3 - 6.5 s^2 + 32 s + 35 ------------------------------------------6 s^5 + 7 s^4 + 26 s^3 - 11 s^2 + 17 s + 51
������5 (������)
=
3(������ + 11)(������ + 13)(������2 + 2.56������ + 1) (������ + 14)(������ − 25)(3������3 + 9������2 + 5������ + 6)
（1）模块 1、模块 2 串联，串联后总的系统记为 sys12c； （2）模块 3、模块 4 并联，并联后总的系统记为 sys34b； （3）模块 1、模块 3、模块 5 串联，串联后总的系统记为 sys135c； （4）模块 1、模块 2、模块 5 并联，并联后总的系统记为 sys125b； （5）前向通道：模块 1、模块 2 串联；反馈通道：模块 4；正反馈；闭环传递函数记 为 sys12cf4z； （6）前向通道：模块 1、模块 3、模块 5 串联；反馈通道：模块 2、模块 4 并联；负 反馈；闭环传递函数记为 sys135cf24bf。 解：
������3 (������)
=
20(������ + 5)(������ + 6) ������(������ + 3)(������ + 2)(������ +
8)
3(������ + 11)(������ + 13)(������ − 7.5) ������4(������) = ������2(������ + 14)(������ − 25)(������ + 6)
Continuous-time zero/pole/gain model.
sys12cf4z =
0.83333 s^2 (s+1.458) (s+0.9829) (s+0.9045) (s+6) (s+5.533) (s+14) (s-25) (s^2 - 1.608s + 1.588) (s^2 - 0.991s + 1.859) (s^2 + 1.792s + 5.447)
青岛理工大学琴岛学院 大作业
课题名称：控制系统的 MATLAB 仿真与设计 成 绩： 班 级：2011 级***班 专 业：电气工程及其自动化 学 号：2011******* 学 生：*** *** *** 指导老师：*** *** ***
2013 年 11 月 8 日
本次大作业共选择 7（3+4）道题目，其每题对应 m.文件内容及运行结果如下： 注：1.选题编号：
������1(������)
=
������4
+
5 ������ 2 6������3
− +
12������ 3������2
+ +
33 5������ +
15
������3 − 6.5������2 + 32������ + 35 ������2 (������) = 6������5 + 7������4 + 26������3 − 11������2 + 17������ + 51
2.349) (s^2 + 1.792s + 5.447) (s^2 + 1.715s + 5.533)
Continuous-time zero/pole/gain model.
sys135cf24bf =
100 s^3 (s+2.079) (s+2) (s+2.656) (s+3) (s+1.458) (s+0.9829) (s+5) (s+5.533) (s+6)^2 (s+8) (s+11) (s+13) (s+14)^2 (s+0.481) (s-25)^2
sys34b = 23 s (s-22.26) (s+13.98) (s+4.522) (s+0.1164) (s^2 + 12.71s + 41.02) -------------------------------------------------------------------s^3 (s+3) (s+2) (s+6) (s+8) (s+14) (s-25)
-------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
(s+5.533) (s+2.656) (s+1.458) (s+0.9829) (s+14) (s-25) (s^2 + 0.344s + 0.753) (s^2 1.608s + 1.588) (s^2 - 0.991s + 1.859) (s^2 + 1.792s + 5.447)
sys_g4 = zpk(z_2,p_2,k_2) % 模块 5：G5(s)---ZPK&TF&SERIES k_3 = 3; p_3 = [-14 25]; z_3 = [-11 -13]; sys_g5_1 = zpk(z_3,p_3,k_3); num_3 = [1 2.56 1]; den_3 = [3 9 5 6]; sys_g5_2 = tf(num_3,den_3); sys_g5 = series(sys_g5_1,sys_g5_2) % （1）模块 1、模块 2 串联，串联后总的系统记为 sys12c； sys12c = series(sys_g1,sys_g2) % （2）模块 3、模块 4 并联，并联后总的系统记为 sys34b； sys34b = parallel(sys_g3,sys_g4) % （3）模块 1、模块 3、模块 5 串联，串联后总的系统记为 sys135c； sys135c = sys_g1*sys_g3*sys_g5 % （4）模块 1、模块 2、模块 5 并联，并联后总的系统记为 sys125b； sys125b = sys_g1+sys_g2+sys_g5 % （5）前向通道：模块 1、模块 2 串联；反馈通道：模块 4；正反馈；闭环传递函数 记为 sys12cf4z; sys12cf4z = (sys_g1*sys_g2)/(1-sys_g1*sys_g2*sys_g4) % （6）前向通道：模块 1、模块 3、模块 5 串联；反馈通道：模块 2、模块 4 并联； 负反馈； 闭环传递函数记为 sys135cf24bf。 sys135cf24bf = (sys_g1*sys_g3*sys_g5)/(1+sys_g1*sys_ g3*sys_g5*(sys_g2+sys_g4))
(s^2 + 0.344s + 0.753) (s^2 - 1.608s + 1.588) (s^2 0.991s + 1.859) (s^2 + 1.792s + 5.447) (s^2 - 2.4s + 6.6)
sys12c = 5 s^5 - 44.5 s^4 + 271 s^3 - 423.5 s^2 + 636 s + 1155
-------------------------------------------------------------------------------------6 s^9 + 43 s^8 + 86 s^7 + 196 s^6 + 154 s^5 + 355 s^4 + 692 s^3 + 73 s^2 + 510 s + 765 Continuous-time transfer function.
Continuous-time zero/pole/gain model.
sys_g5 = (s+2.079) (s+0.481) (s+11) (s+13)
---------------------------------------------(s+2.656) (s+14) (s-25) (s^2 + 0.344s + 0.753) Continuous-time zero/pole/gain model.
---------------------------------(s+5.533) (s+5.545) (s+5.993) (s+14) (s+1.458) (s+0.9829) (s+0.8849) (s-0.925) (s-25)
(s^2 + 2.771s + 2.405) (s^2 - 1.608s + 1.588) (s^2 - 1.93s + 2.082) (s^2 - 0.991s + 1.859) (s^2 - 0.8875s +
(s^2 - 2.4s + 6.6) (s^2 - 7.404s + 38.7) -------------------------------------------------------------------------------------------------------------
Continuous-time transfer function.
sys_g3 =
20 (s+5) (s+6) ------------------s (s+3) (s+2) (s+8)
Continuous-time zero/pole/gain model.
sys_g4 = 3 (s+11) (s+13) (s-7.5) ----------------------s^2 (s+14) (s+6) (s-25)
☞ m.文件内容如下：
% 模块 1：G1(s)---TF num_1 = [5 -12 33]; den_1 = [1 6 3 5 15]; sys_g1 = tf(num_1,den_1) % 模块 2：G2(s)---TF num_2 = [1 -6.5 32 35]; den_2 = [6 7 26 -11 17 51]; sys_g2 = tf(num_2,den_2) % 模块 3：G3(s)---ZPK k_1 = 20; p_1 = [0 -3 -2 -8]; z_1 = [-5 -6]; sys_g3 = zpk(z_1,p_1,k_1) % 模块 4：G4(s)---ZPK k_2 = 3; p_2 = [0 0 -14 25 -6]; z_2 = [-11 -13 7.5];
- 0.991s + 1.859) Continuous-time zero/pole/gain model.
sys125b =
(s+24.59) (s+14.13) (s+2.678) (s-3.031) (s+0.978) (s^2 + 0.2171s + 0.7349) (s^2 - 1.336s + 1.599) (s^2 + 2.301s + 5.189) (s^2 - 1.625s + 14.24)
Continuous-time zero/pole/gain model.
sys135c = 100 (s+2.079) (s+5) (s+6) (s+11) (s+13) (s+0.481) (s^2 - 2.4s +
6.6) ------------------------------------------------------------------------------------------------------------s (s+5.533) (s+8) (s+14) (s+3) (s+2.656) (s+2) (s+1.458) (s-25) (s^2 + 0.344s + 0.753) (s^2
■11.4 已知各环节（模块）的传递函数如下，各系统的组成如以下各小题所描述，编 程求取各系统总的传递函数。
☞ 程序运行结果为：
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱsys_g1 =
5 s^2 - 12 s + 33 -----------------------------s^4 + 6 s^3 + 3 s^2 + 5 s + 15
Continuous-time transfer function.
sys_g2 =
s^3 - 6.5 s^2 + 32 s + 35 ------------------------------------------6 s^5 + 7 s^4 + 26 s^3 - 11 s^2 + 17 s + 51
������5 (������)
=
3(������ + 11)(������ + 13)(������2 + 2.56������ + 1) (������ + 14)(������ − 25)(3������3 + 9������2 + 5������ + 6)
（1）模块 1、模块 2 串联，串联后总的系统记为 sys12c； （2）模块 3、模块 4 并联，并联后总的系统记为 sys34b； （3）模块 1、模块 3、模块 5 串联，串联后总的系统记为 sys135c； （4）模块 1、模块 2、模块 5 并联，并联后总的系统记为 sys125b； （5）前向通道：模块 1、模块 2 串联；反馈通道：模块 4；正反馈；闭环传递函数记 为 sys12cf4z； （6）前向通道：模块 1、模块 3、模块 5 串联；反馈通道：模块 2、模块 4 并联；负 反馈；闭环传递函数记为 sys135cf24bf。 解：
������3 (������)
=
20(������ + 5)(������ + 6) ������(������ + 3)(������ + 2)(������ +
8)
3(������ + 11)(������ + 13)(������ − 7.5) ������4(������) = ������2(������ + 14)(������ − 25)(������ + 6)
Continuous-time zero/pole/gain model.
sys12cf4z =
0.83333 s^2 (s+1.458) (s+0.9829) (s+0.9045) (s+6) (s+5.533) (s+14) (s-25) (s^2 - 1.608s + 1.588) (s^2 - 0.991s + 1.859) (s^2 + 1.792s + 5.447)
青岛理工大学琴岛学院 大作业
课题名称：控制系统的 MATLAB 仿真与设计 成 绩： 班 级：2011 级***班 专 业：电气工程及其自动化 学 号：2011******* 学 生：*** *** *** 指导老师：*** *** ***
2013 年 11 月 8 日
本次大作业共选择 7（3+4）道题目，其每题对应 m.文件内容及运行结果如下： 注：1.选题编号：
������1(������)
=
������4
+
5 ������ 2 6������3
− +
12������ 3������2
+ +
33 5������ +
15
������3 − 6.5������2 + 32������ + 35 ������2 (������) = 6������5 + 7������4 + 26������3 − 11������2 + 17������ + 51
2.349) (s^2 + 1.792s + 5.447) (s^2 + 1.715s + 5.533)
Continuous-time zero/pole/gain model.
sys135cf24bf =
100 s^3 (s+2.079) (s+2) (s+2.656) (s+3) (s+1.458) (s+0.9829) (s+5) (s+5.533) (s+6)^2 (s+8) (s+11) (s+13) (s+14)^2 (s+0.481) (s-25)^2
sys34b = 23 s (s-22.26) (s+13.98) (s+4.522) (s+0.1164) (s^2 + 12.71s + 41.02) -------------------------------------------------------------------s^3 (s+3) (s+2) (s+6) (s+8) (s+14) (s-25)
-------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
(s+5.533) (s+2.656) (s+1.458) (s+0.9829) (s+14) (s-25) (s^2 + 0.344s + 0.753) (s^2 1.608s + 1.588) (s^2 - 0.991s + 1.859) (s^2 + 1.792s + 5.447)
sys_g4 = zpk(z_2,p_2,k_2) % 模块 5：G5(s)---ZPK&TF&SERIES k_3 = 3; p_3 = [-14 25]; z_3 = [-11 -13]; sys_g5_1 = zpk(z_3,p_3,k_3); num_3 = [1 2.56 1]; den_3 = [3 9 5 6]; sys_g5_2 = tf(num_3,den_3); sys_g5 = series(sys_g5_1,sys_g5_2) % （1）模块 1、模块 2 串联，串联后总的系统记为 sys12c； sys12c = series(sys_g1,sys_g2) % （2）模块 3、模块 4 并联，并联后总的系统记为 sys34b； sys34b = parallel(sys_g3,sys_g4) % （3）模块 1、模块 3、模块 5 串联，串联后总的系统记为 sys135c； sys135c = sys_g1*sys_g3*sys_g5 % （4）模块 1、模块 2、模块 5 并联，并联后总的系统记为 sys125b； sys125b = sys_g1+sys_g2+sys_g5 % （5）前向通道：模块 1、模块 2 串联；反馈通道：模块 4；正反馈；闭环传递函数 记为 sys12cf4z; sys12cf4z = (sys_g1*sys_g2)/(1-sys_g1*sys_g2*sys_g4) % （6）前向通道：模块 1、模块 3、模块 5 串联；反馈通道：模块 2、模块 4 并联； 负反馈； 闭环传递函数记为 sys135cf24bf。 sys135cf24bf = (sys_g1*sys_g3*sys_g5)/(1+sys_g1*sys_ g3*sys_g5*(sys_g2+sys_g4))
(s^2 + 0.344s + 0.753) (s^2 - 1.608s + 1.588) (s^2 0.991s + 1.859) (s^2 + 1.792s + 5.447) (s^2 - 2.4s + 6.6)
sys12c = 5 s^5 - 44.5 s^4 + 271 s^3 - 423.5 s^2 + 636 s + 1155
-------------------------------------------------------------------------------------6 s^9 + 43 s^8 + 86 s^7 + 196 s^6 + 154 s^5 + 355 s^4 + 692 s^3 + 73 s^2 + 510 s + 765 Continuous-time transfer function.
Continuous-time zero/pole/gain model.
sys_g5 = (s+2.079) (s+0.481) (s+11) (s+13)
---------------------------------------------(s+2.656) (s+14) (s-25) (s^2 + 0.344s + 0.753) Continuous-time zero/pole/gain model.
---------------------------------(s+5.533) (s+5.545) (s+5.993) (s+14) (s+1.458) (s+0.9829) (s+0.8849) (s-0.925) (s-25)
(s^2 + 2.771s + 2.405) (s^2 - 1.608s + 1.588) (s^2 - 1.93s + 2.082) (s^2 - 0.991s + 1.859) (s^2 - 0.8875s +
(s^2 - 2.4s + 6.6) (s^2 - 7.404s + 38.7) -------------------------------------------------------------------------------------------------------------
Continuous-time transfer function.
sys_g3 =
20 (s+5) (s+6) ------------------s (s+3) (s+2) (s+8)
Continuous-time zero/pole/gain model.
sys_g4 = 3 (s+11) (s+13) (s-7.5) ----------------------s^2 (s+14) (s+6) (s-25)
☞ m.文件内容如下：
% 模块 1：G1(s)---TF num_1 = [5 -12 33]; den_1 = [1 6 3 5 15]; sys_g1 = tf(num_1,den_1) % 模块 2：G2(s)---TF num_2 = [1 -6.5 32 35]; den_2 = [6 7 26 -11 17 51]; sys_g2 = tf(num_2,den_2) % 模块 3：G3(s)---ZPK k_1 = 20; p_1 = [0 -3 -2 -8]; z_1 = [-5 -6]; sys_g3 = zpk(z_1,p_1,k_1) % 模块 4：G4(s)---ZPK k_2 = 3; p_2 = [0 0 -14 25 -6]; z_2 = [-11 -13 7.5];
- 0.991s + 1.859) Continuous-time zero/pole/gain model.
sys125b =
(s+24.59) (s+14.13) (s+2.678) (s-3.031) (s+0.978) (s^2 + 0.2171s + 0.7349) (s^2 - 1.336s + 1.599) (s^2 + 2.301s + 5.189) (s^2 - 1.625s + 14.24)
Continuous-time zero/pole/gain model.
sys135c = 100 (s+2.079) (s+5) (s+6) (s+11) (s+13) (s+0.481) (s^2 - 2.4s +
6.6) ------------------------------------------------------------------------------------------------------------s (s+5.533) (s+8) (s+14) (s+3) (s+2.656) (s+2) (s+1.458) (s-25) (s^2 + 0.344s + 0.753) (s^2