实验五_线性系统时域响应仿真分析.docVIP

MATLAB实验报告学生姓名：王朝 学号：1314080213 专业班级：电子信息科学与技术二班实验类型： 验证 综合 设计 创新 实验日期： 实验成绩： 一. 实验名称实验5线性系统时域响应仿真分析二实验目的1. 熟悉MATLAB软件分析系统时域响应方法。通过观察典型二阶系统在单位阶跃、脉冲、斜坡信号作用下的动态特性，熟悉各种典型的响应曲线。2. 通过二阶系统定性及定量了解参数变化对动态特性的影响。分析参数变化时对系统响应的影响。三实验方法：1. 一阶系统阶跃响应： 图示RC网络为一阶系统 图9-1 研究图9-1所示电路，其运动方程为 式中，T=RC为时间常数.当初始条件为零时,其传递函数为 若R=1，C=0.01F, 则T=RC=0.01s。 传递函数 (s)= 1/(0.01s+1) 求单位阶跃响应的MATLAB程序如下：设 K=1、 T=0.01 % Exampleclearclear all num=1； den=0.01 1； step(num,den)执行后可得如下图形： 图5-2 2. 求当K=1, T=0.1, 0.5, 1 , 2s时的阶跃响应，记录曲线列表求出 ts并分析。为读数方便，可加入step(num,den)；grid on。数据可保留两位有效数字（二）位置随动系统可以用如下二阶系统模型描述： n自然频率, 相对阻尼系数1试绘制n=6, =0.2, 0.4, 1.0, 2.0时的单位阶跃响应。MATLAB程序： % Example 2.1wn=6; kosi=0.1:0.2:1.0 ,2.0； figure(1) hold on for kos=kosinum=wn.2；den=1,2*kos*wn,wn.2；step(num,den)end title(Step Response)hold off2绘制典型二阶系统 ,当=0.7, n=2, 4, 6, 8时的单位阶跃响应。 MATLAB程序：% Example 2.2w=2:2:8； kos=0.5； figure(1) hold on for wn=w num=wn.2； den=1,2*kos*wn,wn.2； step(num,den) endtitle(Step Response)hold off要求记录1、2曲线波形,并求相应的%、tr、ts、tp列表分析实验结果，讨论参数变化对系统的影响。 3求二阶系统的=0.5, n=10时的单位冲激响应。 MATLAB程序： %Example 2.3%wn =10；kos=0.5；figure(1)num=wn.2；den=1,2*kos*wn, wn.2；impulse(num,den)title(Impulse Response)；记录曲线波形并求ts、tp。 4求高阶系统的单位阶跃响应: MATLAB程序： % Example 2.4num=3 15 21；den=1 6 8 4 1；step (num,den);gridtitle( Step Response)记录3、4波形并求%、tr、ts、tp。上述程序如加语句： z, p=tf2zp(num,den) 则可以求出零极点，从而可判断系统的稳定性。四实验环境PC微机MATLAB系统5 实验内容和步骤1试绘制n=6, =0.2, 0.4, 1.0, 2.0时的单位阶跃响应。 %trtstp=0.252.6%0.2053.261.53=0.425.4%0.2461.41.25=0.69.47%0.310.9911.09=0.81.51%0.4120.6261.02=1.00.560.972=2.01.372.48分析图表可知：（）当自然振荡角频率wn恒定，且01（即系统处于欠阻尼状态下）时，随着的增大，超调量%、调整时间ts、峰值时间tp下降，上升时间tr升高（即随着的增大，不只是欠阻尼状态下，都是升高的，则响应速度变慢），综合可知，系统的响应速度变慢，平稳性变好了；（）当系统处于临界阻尼和过阻尼状态时，系统不存在超调量和和峰值时间。2绘制典型二阶系统 ,当=0.7, n=2, 4, 6, 8时的单位阶跃响应。%trtstpWn=24.6%1.072.992.2Wn=44.6%0.5331.491.1Wn=64.6%0.3550.9970.732Wn=84.6%0.2660.7470.594分析图表可知：当阻尼系数一定时，随着自然振荡角频率wn的增大，超调量%不变（说明了超调量只与阻尼系数有关）上升时间、调整时间、峰值时间均降低。综合上述可知，系统的响应速度变慢了，但是平稳性没有变。要求记录1、2曲线波形,并求相应的%、tr、ts、tp列表分析实验结果，讨论参数变化对系统的影响。 3求二阶系统的=0.5, n=10时的单位冲激响应。 MATLAB程序： %Example 2.3%wn =10；kos=0.5；figure(1)num=wn.2；den=1,2*kos*wn, wn.2；impulse(num,den)title(Impulse Response)；记录曲线波形并求ts、tp。从上可知，该二阶系统没有零点，极点为，都在左半平面中，说明该系统是稳定的！%trtstp数据0.9290.1274求高阶系统的单位阶跃响应: MATLAB程序： % Example 2.4num=3 15 21；den=1 6 8 4 1；step (num,den);gridtitle( Step Response)记录3、4波形并求%、tr、ts、tp。上述程序如加语句： z, p=tf2zp(num,den) 则可以求出零极点，从而可判断系统的稳定性。 从上可知，该高阶系统有两个零点和四个极点，而且都在复平面的左半平面上，所以该系统也是稳定的！ %trtstp数据5.34%4.4613.19.68六、实验总结1. 通过这次实验，我熟悉MATLAB软件分析系统时域响应方法，以及通过观察典型二阶系统在单位阶跃、脉冲、斜坡信号作用下的动态特性，熟悉各种典型的响应曲线。2.通过仿真可以直观的解参数变化对动态特性的影响，从而分析参数变化时对系统响应的影响。3.在实验中，我们必须慢慢发现matlab这个软件的使用性，比如说，我们可以从仿真得到的图形中，单击图形的右