实验二控制系统的时域特性分析解析

1、实验二 控制系统的时域特性姓名学号班级一、实验目的1) 学习使用Matlab命令对控制系统进行时域特性仿真研究的基本方法；2) 学习Simulink工具箱的基本使用方法；3) 学习使用Simulink工具箱对控制系统进行时域特性仿真研究的基本方法二、实验原理1.基于Matlab的时域特性分析 已知系统的闭环传递函数2s2+20s + 50G 一 s6 15s5 84s4 223s3 309s2 240s 100试求系统的单位脉冲、单位阶跃、单位速度、单位加速度响应%输入系统传递函数模型num=2 20 50;den=1 15 84 223 309 240 100; t=0:0.1:20;%求系

2、统的单位脉冲响应 subplot(2, 2, 1);impulse( num, den, t); ylabel(y(t);title(单位脉冲响应);%求系统的单位阶跃响应subplot(2, 2, 2); step( num, den, t); ylabel(y(t);title(单位阶跃响应);%求系统的单位速度响应%生成时间向量%设定子图形显示位置%求单位脉冲响应%显示纵轴名称%显示图形名称%设定子图形显示位置%求单位阶跃响应%显示纵轴名称%显示图形名称subplot(2, 2, 3); % 设定子图形显示位置u1=t;%单位速度输入信号lsim(num, den, u1, t); %

3、求单位速度响应ylabel(x(t), y(t);% 显示纵轴名称text(10, 11, t);%显示单位速度函数表达式title(单位速度响应);%显示图形名称%求系统的单位加速度响应subplot(2, 2, 4); % 设定子图形显示位置u2=t.*t/2;%单位加速度输入信号lsim(num, den, u2, t);% 求单位加速度响应ylabel(x(t), y(t);% 显示纵轴名称text(11,80, 0.5tA2); % 显示单位加速度函数表达式 title(单位加速度响应);%显示图形名称2.基于Simulink的时域特性分析按图1建立系统的Simulink模型，改变开

4、环传递函数，并切换输入信号(单 位阶跃信号，单位速度信号)进行仿真研究：1) G ! ( s )二 3s2) G 2 (s)25s ( s 4)图1 控制系统Simulink仿真图Scope三、实验内容1)针对闭环传递函数为G ! ( s )的系统，应用matlab命令求系统的单s+3位脉冲、单位阶跃、单位速度、单位加速度响应，观察仿真结果，记录响应曲线, 并加以分析说明。2) 针对1)中的单位阶跃响应曲线求过渡过程时间，并与理论计算值进行比较。253) 针对闭环传递函数为G 2(s)二2的系统，应用matlab命令求s +4s+25系统的单位脉冲、单位阶跃、单位速度、单位加速度响应，观察仿真

5、结果，记录响应曲线，并加以分析说明。4) 针对3)中的单位阶跃响应曲线求最大超调量、峰值时间和过渡过程时间，并 与理论计算值进行比较。5) 按图1建立系统的Simulink模型，改变传递函数，切换输入信号，观察仿真 结果，记录响应曲线，与1)，3)对比。6）试用Simulink仿真课本p125 3-18题，观察仿真结果，记录响应曲线，并加以 分析说明。四、实验报告1）按照实验报告所要求的统一格式，填写实验报告；2）记录实验过程、Matlab程序或Simulink仿真图、实验结果和图表;3）观察实验结果并按要求进行相关分析说明。（1）:针对闭环传递函数为Gjs）= 的系统，应用matlab命令求系统s+3的单位脉冲、单位阶跃、单位速度、单位加速度响应，观察仿真结果，记录响应 曲线，并加以分析说明。程序：（2）：针对（1）中的单位阶跃响应曲线求过渡过程时间，并与理论计算值进行 比较。11rtlL-Q Edi I Vi Insert Task豆7=单住建度均应Time 忸e|单1立扛產展匸臟Q1 2Trme sec J（4）针对（3）中的单位阶跃响应曲线求最大超调量、峰值时间和过渡过程时间, 并与理论计算值进行比较。(5)按图1建立系统的Simulink模型，改变传递函数，切换输入信号，观察仿 真结果，记录响应曲线，与1)，3)对比。针对闭环传递函数为G i(s)