基于MATLAB的控制系统单位阶跃响应分析

1、电子科技大学中山学院学生实验报告学院： 机电工程学院 专业： 17自动化 课程名称：自动控制原理实验与仿真 班级： 姓名： 学号： 组别：实验名称：基于MATLAB的控制系统单位阶跃响应分析 实验时间： 成 绩： 批改时间：一、 实验目的（1）学会使用MATLAB编程绘制控制系统的单位阶跃响应曲线。（2）研究二阶控制系统中 ，wn对系统阶跃响应的影响。（3）掌握准确读取动态特性指标的方法。（4）分析二阶系统闭环极点和闭环零点对系统动态性能的影响。二、 实验条件实验设备：每人一台计算机奔腾系列以上计算机，配置硬盘2G，内存64M。 实验软件：WINDOWS操作系统（WINDOWS XP 或WIN

2、DOWS 2000），并安装MATLAB语言编程环境。 三、实验内容代码、曲线及性能指标：代码sys=tf(100,1 3 0);sysc=feedback(sys,1);damp(sysc)step(sysc)曲线性能指标Pole Damping Frequency Time Constant(rad/seconds) (seconds)-1.50e+00 + 9.89e+00i 1.50e-01 1.00e+01 6.67e-01-1.50e+00 - 9.89e+00i 1.50e-01 1.00e+01 6.67e-01闭环极点阶跃响应曲线10等幅振荡10衰减振动10衰减振动10衰减振

3、动两实重根-1010单调上升两不等实根 -5和-205,20单调上升曲线：结论：可见当一定时，系统随着阻尼比增大，闭环极点的实部在S左半平面的位置更加远离原点，虚部减小到0，超调量减小，调节时间缩短，稳定性更好。曲线：结论：可见当一定时，随着增大，系统响应加速，振荡频率增大，系统调整时间缩短，但是超调量没有变化。代码及曲线：代码：sys=tf(10,1 2 10);step(sys)hold onsysc=tf(2,10,1 2 10);step(sysc)hold onsysx=tf(5,10,1 2 10);step(sysx)hold offtitle('单位阶跃系统增加零点比较

4、');lab1='增加零点-2'text(1,1.8,lab1)lab2='增加零点-5'text(0.25,1.1,lab2)lab3='原系统'text(1.5,1.3,lab3)曲线:结论：闭环零点使得超调量增大，峰值时间前移，且加入的零点越靠近虚轴，影响越明显代码及曲线：代码：sys=tf(10,1 2 10);step(sys)hold onnum=50;den=conv(1,5,1 2 10);sysc=tf(num ,den);step(sysc)hold onnum1=20;den1=conv(1,2,1 2 10);sy

5、sx=tf(num1,den1);step(sysx)hold offtitle('单位阶跃系统增加极点比较')lab1='原系统G(s)'text(1,1.3,lab1)lab2='增加极点-2'text(0.25,1.1,lab2)lab3='增加极点-5'text(0.95,0.771,lab3)结论：闭环极点使得超调量减小，峰值时间后移，且加入的极点越靠近虚轴，影响越明显。四.实验作业要求（1）完成实验内容中的实验，编写程序，记录相关数据，并分析，得出结论。（2）总结闭环零极点对系统阶跃响应影响的规律。 五、 拓展思考代码、曲线及性能指标：代码：num=conv(1,1,1,5);den=conv(1,2,1,1,1);G=tf(num,den);t=0:0.1:10;u=t+1;lsim(G,u,t),ho