G(s)=k(s+1)/s^2(s+15)(s^2+ks+10);k=5 ① 绘制出Bode 图、Nyquist 图及Nichols 图,并求出系统的幅值裕量和相位裕量;在各个图形上标注出来。 ② 假
首先,我们需要解析这个问题。这是一个关于控制系统的问题,要求我们使用MATLAB编写代码来绘制Bode图、Nyquist图和Nichols图,并求出系统的幅值裕量和相位裕量。同时,还需要进行频域分析以判断闭环系统的稳定性,并用阶跃响应来验证。
下面是MATLAB代码:
```matlab
% 参数定义
k = 5;
% G(s) 传递函数
num = [k, k^2, 10*k];
den = [1, s^2, 15*s^2*k];
G = tf(num, den);
% Nyquist图
figure;
nyquist(G);
title('Nyquist图');
% Bode图
figure;
bode(G);
title('Bode图');
% Nichols图
figure;
nichols(G);
title('Nichols图');
% 幅值裕量和相位裕量
[Mag, phase, wcg, wcp] = margin(G);
disp(['幅值裕量: ', num2str(Mag)]);
disp(['相位裕量: ', num2str(phase)]);
% 频域分析
A = freqz(G, 1024, 1/1024);
disp('幅频特性曲线:');
plot(A(1:1025));
title('幅频特性曲线');
% 单位负反馈稳定性判断
if all(real(A(2:end)) < 0) && all(imag(A(2:end)) > 0)
disp('闭环系统稳定');
else
disp('闭环系统不稳定');
end
% 阶跃响应验证
step(G);
```
这段MATLAB代码首先定义了传递函数G(s),然后绘制了Nyquist图、Bode图和Nichols图。接下来,计算了系统的幅值裕量和相位裕量,并进行了频域分析以判断闭环系统的稳定性。最后,用阶跃响应来验证稳定性。
下面是MATLAB代码:
```matlab
% 参数定义
k = 5;
% G(s) 传递函数
num = [k, k^2, 10*k];
den = [1, s^2, 15*s^2*k];
G = tf(num, den);
% Nyquist图
figure;
nyquist(G);
title('Nyquist图');
% Bode图
figure;
bode(G);
title('Bode图');
% Nichols图
figure;
nichols(G);
title('Nichols图');
% 幅值裕量和相位裕量
[Mag, phase, wcg, wcp] = margin(G);
disp(['幅值裕量: ', num2str(Mag)]);
disp(['相位裕量: ', num2str(phase)]);
% 频域分析
A = freqz(G, 1024, 1/1024);
disp('幅频特性曲线:');
plot(A(1:1025));
title('幅频特性曲线');
% 单位负反馈稳定性判断
if all(real(A(2:end)) < 0) && all(imag(A(2:end)) > 0)
disp('闭环系统稳定');
else
disp('闭环系统不稳定');
end
% 阶跃响应验证
step(G);
```
这段MATLAB代码首先定义了传递函数G(s),然后绘制了Nyquist图、Bode图和Nichols图。接下来,计算了系统的幅值裕量和相位裕量,并进行了频域分析以判断闭环系统的稳定性。最后,用阶跃响应来验证稳定性。
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