实验四 线控制系统的时域响应分析.doc

实验四 线性控制系统的时域响应分析一、 实验目的1 熟悉MATLAB有关命令的用法；2 用MATLAB系统命令对给定系统进行时域分析；二、实验内容练习4-1. 给定系统的传递函数如下：求该系统的阶跃响应曲线,记录超调量、上升时间、过渡过程时间。解： num=25;den=1 4 25; t=0:0.1:10; y,x,t=step(num,den,t); plot(t,y) M=(max(y)-1)/1)*100; disp(最大超调量M=num2str(M) %)练习4-2. 已知系统的开环传递函数为：求出该系统在单位负反馈下的阶跃响应曲线，记录超调量、上升时间、过渡过程时间。解：num1=20;den1=1 8 36 40 0;num,den=cloop(num1,den1);t=0:0.1:10;y,x,t=step(num,den,t);plot(t,y)num1=20;den1=1 8 36 40 0;step(num,den)练习4-3 已知系统的传递函数为：+ 求系统的阶跃响应； 阶跃响应曲线线型用“*”号表示；阶跃响应图应加上横坐标名、纵坐标名和标题名，并加上网格线。解：num1=6.3233*conv(1 1.4235,1,1.4235)den1=conv(1 1 0 0,1,5)num,den=cloop(num1,den1,1)t=0:0.1:10; y,x,t=step(num,den,t); plot(t,y) plot(t,y,*)xlabel(t/s) ylabel(y) title(阶跃响应图) grid练习4-4 求T1、T2、T3系统的阶跃响应； 将 T1、T2、T3系统的阶跃响应图画在同一窗口内； T1、T2、T3系统的阶跃响应曲线分别用不同的线形和颜色表示； 将T1、T2、T3分别标注在对应的曲线上。解： num1=2;den1=1,2,2; num2=4,2;den2=1,2,2; num3=1;den=2,3,3,1; t=0:0.1:10; y1,x1,t=step(num1,den1,t); y2,x2,t=step(num2,den2,t); y3,x3,t=step(num3,den3,t); plot(t,y1,r-,t,y2,k*,t,y3,g.) gtext(T1) gtext(T2) gtext(T3)练习4-5 一个系统的状态空间描述如下：求出 G（S）= Y（S）/U（S）；绘制该状态方程的单位阶跃响应曲线。解： A=-1 -1;6.5,0;B=1 1;1 0; C=1 0;0 1;D=zeros(2,2); num,den=ss2tf(A,B,C,D,1); printsys(num,den) num(1)/den = 1 s - 1 - s2 + 1 s + 6.5 num(2)/den = s + 7.5 - s2 + 1 s + 6.5step(A,B,C,D)练习4-6典型二阶欠阻尼系统的传递函数为：极点位置：式中：设a=1, =0.5,1,5 ,求阶跃响应；设=1 , a=0.5,1,5 ，求阶跃响应；设：求阶跃响应；设 求阶跃响应；阶跃响应对应的时间：t=0至 t=10 ，分析参数变化（增加、减少与不变）对阶跃响应的影响。解：1) wa=1;zeta=0.5,1,5;figure(1);hold on for k=zeta;num=(wa2+k2);den=1,2*k,wa2+k2;step(num,den);end; hold off2) w=0.5,1,5;a=1;figure(1);hold on for w=wa num=(wa2+a2);den=1,2*a,wa2+a2; step(num,den)end; hold off3) w=20.5/2,20.5,5/20.5;zeta=1/20.5; figure(1);hold on for wn=w num=wn.2;den=1,2*zeta*wn,wn.2;step(num,den)end; hold off4) wn=20.5;zeta=30.5/2,20.5/2,1/2; figure(1);hold on for k=