单位反馈控制系统的开环传递函数为

1． 已知单位反馈系统的开环传递函数为;

⑴. 用Rｏｕｔｈ稳定判据判别使闭环系统稳定的α取值范围; ⑵. 求出闭环系统的零点;

⑶. 绘制α从0→∞时的闭环系统根轨迹,并求:

① 系统的阶跃响应过阻尼时,α取值范围(暂不考虑闭环零点的影响);

② 闭环主导极点ζ=0.707时的闭环极点及阶跃响应σ%、 (暂不考虑闭环零点的影响)。 ③ 简要回答考虑闭环零点影响后阶跃响应发生的变化。(此题31 分)

2．单位反馈的典型欠阻尼二阶系统,校正前其闭环幅相频率特性如图1所示。 ⑴. 求校正前系统的开环截止频率、相角裕度、动态性能指标及开环传递函数;

⑵. 若采用串联校正装置:,求校正后系统开环截止频率,相角裕度及相应的动态性能指标。(此题28 分)

3. 一非线性系统的结构如图2所示，其中非线性环节的参数K＝1，a＝0.5。设原系统处于静止状态。

1) 试在相平面上绘出输入时，R0>0，的相轨迹。 2) 试在相平面上绘出输入时，V0>0,的相轨迹。

3) 说明死区非线性特性引入对系统输入响应动态性能的影响。(此题25 分)

4. 如图3所示的离散系统中，采样周期 =0.2秒，放大系数K=1，试求⑴系统的开环脉冲传递函数G(z)、闭环脉

4-1如果单位反馈控制系统的传递函数

K? G(s)?

s?1试用解析法绘出K?从零变化到无穷时的闭环根轨迹图, 并判断下列点是否在根轨迹上. (-2+j0), (0+j1), (-3+j2)

4-2系统开环传递函数为

K?(s?2) G(s)?

s(s?0.5)试用相角条件检查下述各点是否是闭环极点.

(?1?j2),(?0.3?j0),(0.3?j0),(?4?j0),(?5?j3)

4-3系统开环传递函数为

K? G(s)H(s)?

(s?1)(s?2)(s?4)试证明s1??1?j3点在根轨迹上,并作出相应的K?和系统开环增益K.

4-4设单位反馈控制系统的开环传递函数为 G(s)?K(3s?1)

s(2s?1)试用解析法绘出开环增益K从零增加到无穷时的闭环根轨迹图.

4-5设系统开环传递函数为

传递函数从matlab/simulink向PLC控制代码的转换

下面以在PLC中实现传递函数

s?1s?1为例说明?(5s?1)(0.02s?1)0.1s2?5.02s?1转换过程。

1.将传递函数离散化

PLC Coder不支持转换连续时间类型的模型，需要先将传递函数离散化，用到matlab中的c2d命令。

在matlab command window中输入如下命令：

>> H = tf([1 1], [0.1000 5.0200 1.0000]) %表示H是分子多项式为[1 1]，分

母多项式为[0.1000 5.0200 1.0000]的连续传递函数。

>>Hd = c2d(H, 0.1) %表示将连续传递函数H转换成离

散传递函数Hd，c2d表示continuous to discrete，即连续到离散，或者说从拉氏变换变成z变换，括号里面的H表示被转换的连续传递函数，0.1代表离散后的采样时间为0.1s。

之后得到

0.2114 z - 0.1917 Hd?2z- 0.9869 z + 0.006605>> step(H,'-',Hd,'--')

求解微分方程可求出系统的输出响应，但如果方程阶次较高，则计算非常繁琐，因此对系统的设计分析不便，所以应用传递函数将实数中的微分运算变成复数中的代数运算，可使问题分析大大简化。

一、传递函数的概念及意义

（1）传递函数的定义：

线性系统在零初始条件下，输出信号的拉氏变换与输入信号的拉氏变换之比。

线性定常系统微分方程的一般表达式:

其中x c为系统输出量，x r为系统输入量

在初始情况为零时，两端取拉氏变换：

移项后得：

上式中Xc(s)输出量的拉氏变换；Xr(s)输入量的拉氏变换；W(s) 为系统或环节的传递系数。

（2）传递函数的两种表达形式

a.传递函数的零极点表示形式

b.传递函数的时间常数表示形式

（3）关于传递函数的几点说明

a.传递函数的概念只适应于线性定常系统。

b.传递函数只与系统本身的特性参数有关，而与输入量变化无关。

c.传递函数不能反映非零初始条件下系统的运动规律。

d.传递函数分子多项式阶次低于或至多等于分母多项式的阶次。

二、典型环节的传递函数及其暂态特性

无论什么样的系统，它的传递函数都是一些基本因子相乘积而得到的。这些基本因子就是典型环节对应的传递函数。把复杂的物理系统划分为若干个典型环节，利用传递函数和框图来进行研究，这是研究系统的一种重要方法。

BP网络常用传递函数:

BP网络的传递函数有多种。Log-sigmoid型函数的输入值可取任意值，输出值在0和1之间；tan-sigmod型传递函数tansig的输入值可取任意值，输出值在-1到+1之间；线性传递函数purelin的输入与输出值可取任意值。BP网络通常有一个或多个隐层，该层中的神经元均采用sigmoid型传递函数，输出层的神经元则采用线性传递函数，整个网络的输出可以取任意值。各种传递函数如图5.6所示。

只改变传递函数而其余参数均固定，用本章5.2节所述的样本集训练BP网络时发现，传递函数使用tansig函数时要比logsig函数的误差小。于是在以后的训练中隐层传递函数改用tansig函数，输出层传递函数仍选用purelin函数。 3） 每层节点数的确定：

使用神经网络的目的是实现摄像机输出RGB颜色空间与CIE-XYZ色空间转换，因此BP网络的输入层和输出层的节点个数分别为3。下面主要介绍隐层节点数量的确定。

对于多层前馈网络来说，隐层节点数的确定是成败的关键。若数量太少，则网络所能获取的用以解决问题的信息太少；若数量太多，不仅增加训练时间，更重要的是隐层节点过多还可能出现所谓“过渡吻合”（Overfitting）问题，即测

现代工程控制理论实验报告

学生姓名：

任课老师：

学 号：

班 级：

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实验三：传递函数零极点对系统性能的影响

一、 实验内容及目的

实验内容：

通过增加、减少和改变高阶线性系统

1.05的零极2（s+s+1）(0.5s+1)(0.125s+1)点，分析系统品质的变化，从中推导出零极点和系统各项品质之间的关系，进而总结出高阶线性系统的频率特性。 实验目的：

（1） 通过实验研究零极点对系统品质的影响，寻找高阶线性系统

的降阶方法，总结高阶系统的时域特性。

（2） 练习使用MATLAB语言的绘图功能，提高科技论文写作能力，

培养自主学习意识。

二、实验方案及步骤

首先建立MATLAB脚本文件，使其能够绘出在阶跃输入下特征多项式能够变化的高阶线性系统的响应曲线。之后在以下六种情况下绘出响应曲线，分别分析其对系统输出的影响。

（1） 改变主导极点，增减、改变非主导极点，加入非负极点，绘

出多组线性系统在阶跃信号下的响应曲线。

（2） 在不引入对偶奇子的前提下，加入非负极点，绘出多组线性

系统在阶跃信号下的响应曲线。

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（3） 引入对偶奇子，绘出多组线性系统在阶跃信号下的响应曲

线。

刀口法测量光学传递函数

***

****大学，****，2120100607

摘要：光学传递函数是定量描述成像性能的完备函数。但是对于实际的光电成像器件，通过解析法建立这一函数的表达式又非常困难，因此光学传递函数的实测技术就很重要。本文简要介绍的光学传递函数及其性质，指出了光学传递函数测量中的刀口法的两种情况，并且对两种刀口法进行了详细的介绍。

关键词：光学传递函数 测量 刀口法

一、引言

1938年，佛里塞把傅立叶处理的方法用于照相底片的分辨率试验，提出了应该用亮度呈正弦分布的鉴别率板来检验光学系统。1946年杜弗运用傅立叶变换的处理方法来分析光学系统，为光学传递函数奠定了理论基础。1962年8月在慕尼黑举行的第六届国际光学会议上，光学传递函数(OTF, Optical Transfer Function)第一次统一提出，简称OTF。

用光学传递函数来评价光学系统的成像质量是基于把物体看作是由各种频率的谱组成的。因此光学传递函数反映了光学系统的频率特性.它既与光学系统的像差有关.又与系统的衍射效果有关.并且以一个函数的形式定量地表示星点所提供的大量像质信息.同时也包括了鉴别率所表示的像质信息。因此光学传递函数被公认为目前评价光学系统成像

>> s=tf('s')

Transfer function: s

>> sys=1/(3*s+1)

Transfer function: 1 ------- 3 s + 1

>> bode(sys)

>> c2d(sys,0.0002,'tustin')

Transfer function:

3.333e-005 z + 3.333e-005 ------------------------- z - 0.9999

Sampling time (seconds): 0.0002

Y/X =

3.333e-005+3.333e-005Z（-1） -------------------------

1 - 0.9999Z（-1）

Y（1 - 0.9999Z（-1））=X（3.333e-005+3.333e-005Z（-1））

Y = X*3.333e-005X +3.333e-005X（-1）+ 0.9999Y(-1)

按照这个方程编写不对，因为系数精度太差了

>> [a b]=tfdata(ans,'v') a =

1.0e-004 *

0.3333222225

学生姓名： 刘吕 学号： 20121562 实验题目： 传递函数到状态空间的实现 课程名称： 计算机仿真

一、实验目的：

? 理解并掌握传递函数转换为状态空间方程的方法 ? 理解状态初值的计算方法

二、实验内容：

? 应用MATLAB编写一个可以实现传递函数到状态空间方程的可控可观规范

型的m文件。并用相应例题验证程序的正确性。

? 完善该程序使其可以用来计算状态初值。并用相应的例题验证程序的正确

性。

? 程序中需要考虑分子分母同阶以及分母首系数不为1的两种情况。

三、报告内容：

（1） 给出m文件的程序框图，及验证结果，并记录出现的错误，并给出解决的方

案。若没有得到解决，请说清楚你的问题

（2） 状态初值的求解，请给出相应的验证结果，并计算与精确解之间的误差。 四、实验原理：

b0sn?b1sn?1?…?bn?1s?bn1、传递函数为G(s)?

a0sn?a1sn?1?…?an?1s?an其状态空间模型能控标准型为：

?0?0A???…???an10…?an?101

第一篇 过程控制系统

第一章 单回路反馈控制系统

?简称：单回路控制系统、简单控制系统

?在所有反馈控制系统中，单回路反馈控制系统是最基本、结构最简单的一种。 ?在生产过程控制中应用得最为广泛的、并能解决大量控制问题的系统（70%）。 ?研究单回路系统的分析和设计方法，是研究复杂控制系统的基础。

1.1 单回路系统的结构组成一、

系统的组成举例 ： 如图所示的水槽，流入量 F1、流出量F2，为了控制水槽的液位L不变，选择相应的变送器、控制器、控制阀，并按左图组成单回反馈控制系统。

F

F 图1-1 水槽

F“反作用” sp LC LT F图1-2 水槽液位控制系统

注： LC表示液位控制器，sp代表控制器的给定值。 假定控制阀为气闭，控制器为反作用。 偏差：测量信号与给定值之差。

当测量值大于给定值时，偏差为正，反之为负。第一种情况（初始状态：平衡状态F1=F2）

?入口阀突然开大 → F1>F2 → L↑ → 正偏差 → 输出减小 → 控制阀↑ → F2 ↑→ L↓→F1=F2→ 系统达到新的平衡?入口阀突然开小→ F1F1→L ↓→ 负偏差 →输出增大 →控制阀↓