计算机仿真试题.docVIP

五、（10分）已知系统的传递函数为。 要求使用MATLAB语言建立系统传递函数模型，并求： 该系统的单位阶跃响应；（2分） 输入函数为u(t)时的响应；（3分） （u(t)正弦信号，周期2秒，仿真时间8秒，采样周期0.1）； (3) 输入函数为u(t)时的响应；（3分） （u(t)方波输入信号，周期10秒，仿真时间20秒，采样周期0.05） (4) 绘出系统的波德图（Bode）。（2分） 解： num=[2 8 6]; den=[1 8 16 6]; sys=tf(num,den); %建立系统传递函数模型 t=0:0.1:8; %定义自变量取值数组 y1=step(sys,t); %系统的单位阶跃响应 u=sin(t*pi); y2=lsim(sys,u,t); %系统的正弦函数响应 subplot(2,2,1);plot(t,y1); %绘制单位阶跃响应曲线 grid; title(阶跃响应曲线); %添加曲线标题 xlabel(响应时间); %添加X坐标名称 ylabel(响应值); %添加Y坐标名称 hold on; subplot(2,2,2);plot(t,y2); %绘制正弦函数sin(t)响应曲线 grid ; title(对sin(t)的响应曲线); %添加曲线标题 xlabel(响应时间); %添加X坐标名称 ylabel(响应值); %添加Y坐标名称 t=0:0.05:20 %定义新的自变量取值数组 u=square(pi/5*t); y3=lsim(sys,u,t); %系统的方波函数响应 subplot(2,2,3);plot(t,y3); %绘制方波响应曲线 grid ; title(对方波信号的响应曲线); %添加曲线标题 xlabel(响应时间); %添加X坐标名称 ylabel(响应值); %添加Y坐标名称 subplot(2,2,4);bode(sys); %绘制系统伯德图 grid ; title(bode图); 运行所得图形： 六、（10分）设二阶动力学系统的传递函数如下，假设将无阻尼固有频 率固定为ωn＝1 rad/s，将阻尼比的值分别设置成ζ＝0，0.1，0.2，0.3，…，1，2，3，5。用MATLAB语言编程，分析在这些阻尼比ζ的取值下该系统的阶跃响应。 解： wn=1; %定义wn的值 kesi=[0:0.1:1,2,3,4,5]; %定义阻尼比的值 hold on for i=kesi %循环取阻尼比不同的值来画出不同的阶跃响应曲线 num=wn.^2; %建立系统传递函数模型 den=[1,2*i*wn,wn.^2]; step(num,den); %系统的单位阶跃响应曲线 end %循环结束 title(二阶动力学系统的阶跃响应); %曲线标题 xlabel(响应时间); %添加X、Y坐标名称 ylabel(响应值); axis([0 60 -0.5 2.5]); %坐标值范围设定 运行结果： 七、（20分）对图示的车辆（汽车、摩托车等）悬架系统进行数字仿真。 该系统是一个二自由度动力学系统。图中，簧下质量m1＝40 Kg、 簧上质量m2＝400 Kg、轮胎刚度k1＝158 kN/m、悬架刚度k2＝ 23 kN/m、b是悬架减振器阻尼系数，x是簧下质量的振动位移、 y是簧上质量的振动位移，u是路面不平度函数。研究以u为输入， x、y为输出时，系统的动态响应。完成下述任务： ⑴建立系统数学模型，取车身垂直振动速度和位移、车轮垂直振动速度和位移为四个状态变量，把系统数学模型转换为状态方程形式；（5分） ⑵绘制系统的函数方块图或状态变量图；（5分） ⑶取阻尼系数b的值分别为600、1000、2000、4000，对系统 作阶跃输入动态仿真并绘制出系统的Bode图。（7分） 对仿真结果进行分析，给出分析结论。（3分） 解：(1)由受力分析可得： 取车身垂直振动速度和位移、车轮垂直振动速度和位移为四个状态变量建立系统状态