实验四线性控制系统的时域响应分析

实验四线性控制系统的时域响应分析实验四线性控制系统的时域响应分析 一 实验目的一 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 实验内容二 实验内容 求连续系统的单位阶跃响应有关命令的用法 命令格式 y x t step num den y x t step num den t y x t step A B C D y x t step A B C D iu y x t step A B C D iu t 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 num 25 den 1 4 25 step num den 254 25 2 SSSR SC 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 num0 20 den0 1 8 36 40 0 num den cloop num0 den0 step num den Step Response Time sec Amplitude 02468101214 0 0 2 0 4 0 6 0 8 1 1 2 1 4 System sys Rise Time sec 2 65 System sys Peak amplitude 1 03 Overshoot 2 55 At time sec 5 77 System sys Settling Time sec 6 73 System sys Final Value 1 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 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 num1 6 3233 conv 1 1 4235 1 1 4235 den1 1 0 num2 1 den2 conv 1 0 conv 1 1 1 5 sys1 tf num1 den1 sys2 tf num2 den2 sys0 series sys1 sys2 figure 1 subplot 2 1 1 step feedback sys0 1 1 ssss sG 40368 20 234 s s 2 4235 1 3233 6 5 1 1 sss subplot 2 1 2 step feedback sys0 1 1 012345678 0 0 5 1 1 5 2 x 10 6 Step Response Time sec Amplitude 051015 0 0 5 1 1 5 2 Step Response Time sec Amplitude 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 num1 2 den1 1 2 2 num2 4 2 den2 1 2 2 num3 1 den3 2 3 3 1 figure 1 hold on step num1 den1 r step num2 den2 g step num3 den3 b gtext T1 gtext T2 gtext T3 0510152025 0 0 2 0 4 0 6 0 8 1 1 2 1 4 1 6 1 8 T1 T2 T3 Step Response Time sec Amplitude T1 T2 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 A 1 1 6 5 0 B 1 1 1 0 C 1 0 0 1 D zeros 2 num1 den1 ss2tf A B C D 1 num2 den2 ss2tf A B C D 2 num1 0 1 0000 1 0000 0 1 0000 7 5000 den1 1 0000 1 0000 6 5000 num2 0 1 0000 0 0 0 6 5000 1332 1 22 24 22 2 23 3 2 2 2 1 sss T ss s T ss T 2 1 2 1 2 1 2 1 2 1 2 1 00 00 10 01 01 11 05 6 11 u u x x y y u u x x x x den2 1 0000 1 0000 6 5000 step num1 den1 step num2 den2 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 wa 1 n 1 for theta 0 5 1 5 subplot 2 2 n num wa 2 theta 2 0 4 0 2 0 0 2 0 4 To Out 1 02468101214 0 0 5 1 1 5 2 To Out 2 Step Response Time seconds Amplitude 0 2 0 1 0 0 1 0 2 0 3 To Out 1 024681012 0 0 5 1 1 5 2 To Out 2 Step Response Time seconds Amplitude 2 2 222 22 22 2 a a nn n ssss SG a jS cos 1 2 nan den 1 2 theta num step num den n n 1 str0 strcat Step Response num2str theta title str0 end 0510 0 0 5 1 1 5 Step Response 0 5 Time seconds Amplitude 0246 0 0 5 1 1 5 Step Response 1 Time seconds Amplitude 00 511 5 0 0 5 1 Step Response 5 Time seconds Amplitude 设 1 a 0 5 1 5 求阶跃响应 theta 1 n 1 for wa 0 5 1 5 subplot 2 2 n num wa 2 theta 2 den 1 2 theta num step num den n n 1 str0 strcat Step Response a num2str wa title str0 end 0246 0 0 5 1 1 5 Step Response a 0 5 Time seconds Amplitude 0246 0 0 5 1 1 5 Step Response a 1 Time seconds Amplitude 0246 0 0 5 1 1 5 2 Step Response a 5 Time seconds Amplitude 设 求阶跃响应 kethy 1 sqrt 2 Wn sqrt 2 2 sqrt 2 5 sqrt 2 n 1 for a Wn Wa a sqrt 1 kethy 2 theta a kethy subplot 2 2 n num Wa 2 theta 2 den 1 2 theta num step num den n n 1 str0 strcat Step Response n num2str a title str0 end 0510 0 0 5 1 1 5 Step Response n 0 70711 Time seconds Amplitude 0246 0 0 5 1 1 5 Step Response n 1 4142 Time seconds Amplitude 0123 0 0 5 1 1 5 Step Response n 3 5355 Time seconds Amplitude 25 2 22 2 1 n 设 求阶跃响应 delta pi 6 pi 4 pi 3 Wn sqrt 2 n 1 for a delta kethy cos a Wa a sqrt 1 kethy 2 theta a kethy subplot 2 2 n num Wa 2 theta 2 den 1 2 theta num step num den n n 1 str0 strcat Step Response num2str a title str0 end 0510 0 0 5 1 1 5 Step Response 0 5236 Time seconds Ampl