《机械工程控制基础》实验二

红河学院工学院实验报告单《机械工程控制基础》Matlab仿真实验报告单课程名称：《机械工程控制基础》实验姓名：梁勇日期：成绩：年级专业：2010级机械工程学号：实验场地：任美福楼222实验二：一阶、二阶线性系统时间响应的Matlab仿真实验一、实验内容。1、一阶线性系统，当T分别取0.2，2以及5时，系统单位脉冲响应、单位阶跃响应、单位斜坡响应的Matlab仿真。2、二阶线性系统单位脉冲响应、单位阶跃响应、单位正弦输入响应的Matlab仿真。二、实验目的。1、熟悉Matlab中，输出图形的操作2、掌握Matlab中一阶、二阶线性系统的表达3、常握Matlab中一阶、二阶线性系统的典型输入信号的时间响应图形的求法。三、相关Matlab仿真程序与仿真图形1.1一阶线性系统，当T分别取0.1时，系统单位脉冲响应、单位阶跃响应、单位斜坡响应的仿真程序。clearnum=[1];den=[0.21];Gs=tf(num,den)t=0:0.001:10;y1=impulse(Gs,t)figure(2);y2=step(Gs,t)r=t;y3=lsim(Gs,r,t)holdonplot(t,y1,'r')plot(t,y2,'b')plot(t,y3,'g')xlabel('时间')xlabel('时间')ylabel('输出')title('一阶线性系统T=0.2时的响应')legend(‘单位脉冲响应’,’单位阶跃响应’,‘单位斜坡响应’)仿真图像一阶线性系统，当T分别取2时，系统单位脉冲响应、单位阶跃响应、单位斜坡响应程序clearnum=[1];den=[11];Gs=tf(num,den)t=0:0.001:10;y1=impulse(Gs,t)figure(2);y2=step(Gs,t)r=t;y3=lsim(Gs,r,t)holdonplot(t,y1,'r')plot(t,y2,'b')plot(t,y3,'g')xlabel('时间')xlabel('时间')ylabel('输出')title('一阶线性系统T=1时的响应')legend(‘单位脉冲响应’,’单位阶跃响应’,’单位斜坡响应’)1.3一阶线性系统，当T分别取5时，系统单位脉冲响应、单位阶跃响应、单位斜坡响应程序clearnum=[1];den=[51];Gs=tf(num,den)t=0:0.001:10;y1=impulse(Gs,t)figure(2);y2=step(Gs,t)r=t;y3=lsim(Gs,r,t)holdonplot(t,y1,'r')plot(t,y2,'b')plot(t,y3,'g')xlabel('时间')xlabel('时间')ylabel('输出')title('一阶线性系统T=5时的响应')legend(‘单位脉冲响应’,’单位阶跃响应’,’单位斜坡响应’)2、二阶线性系统单位脉冲响应、单位阶跃响应、单位正弦输入响应的Matlab仿真。程序>>clearnum=[16];den=[4416];Gs=tf(num,den)t=0:0.1:20;figure(1);y1=impulse(Gs,t)y2=step(Gs,t)r=sin(t);y3=lsim(Gs,r,t)holdonplot(t,y1,'r')plot(t,y2,'b')plot(t,y3,'g')xlabel('时间')xlabel('时间')ylabel('输出')title('三个一阶系统的单位阶跃响应')legend('二阶系统单位脉冲响应','二阶系统单位阶跃响应','二阶系统单位正弦输入响应')四、根据仿真实验的响应图形，讨论一阶线性系统时间常数T对响应的速度的影响。一阶线性系统时间常数T对响应的速度的影响。T是一阶线性系统时间特征常数，它表达了一阶线性系统本身的与外界作用的无关的固有特性，从实验内容1中可以看出，系统的时间常数T愈小，其过度过程的持续愈短。这表明系统的惯性愈小，系统对输入信号反应的快速性能愈好。附件：一阶线性系统单位脉冲响应、单位阶跃响应、单位斜坡响应的Matlab仿真。程序：clear%清除Matlab中还存在的变量、命令（相当于从新的命令开始写新的程序）num=[10];%设置分子多项式。num是一变量名，变量名可以任意取。一般分子多项式的变量名就取num。数值是系数，用[]括起来，如果只有常数项，可以不用括起来。“；”表示不显示该命令的结果。den=[41];%设置分母多项式。分母多项式的变量名，一般取den。Gs=tf(num,den)%设置传递函数。“tf”是一个命令，让分子多项式和分母多项式变成相应的传递函数。命令后面一般要用（），括号在参加运算的变量要用“，”逗号隔开。没有和“；”，表面程序执行后，显示该传递函数的表达式。t=0:0.1:50;%设置时间长度与步长。“t”为一变量符号，“t”的取值为0，0.1，0.2…50figure(1);%开始画第一张图形。“figure”是一个命令，执行后，出现绘图框。impulse(Gs,t)%传递函数为Gs的单位脉冲响应。impulse是一个命令。绘制单位脉冲响应的图形。xlabel('时间')%在图形横坐标上标出“时间”。xlabel是一命令，用于改变默认的坐标符号。ylabel('输出')title('一阶系统单位脉冲响应')%在图形是正上标明图形名称“单位脉冲响应”。title是一命令，用于改变默认的图形名称。figure(2);%准备开始绘制第二张图形。step(Gs,t)%传递函数为Gs的单位阶跃响应。step是一个命令，绘制单位阶响应的图形。xlabel('时间')ylabel('输出')title('一阶系统单位阶跃响应')figure(3);%准备开始绘制第三张图形。r=t;%定义输入为单位斜坡函数lsim(Gs,r,t)%绘制单位斜坡响应图形。lsim绘制其他输入情况下的响应图形。输入函数要事先定义，如这个语句中的‘r’。xlabel('时间')ylabel('输出')title('一阶系统单位斜坡响应')注：用“holdon”命令可以把三个输出图形显示在同一个图形页面中比较两个传递函数、的单位阶跃响应G1=tf(10,[41])G2=tf(10,[8,1])t=0:0.1:50;y1=step(G1,t);%step是单位阶跃命令，等号前面的[]是用来把单位阶跃响应的输入时间和对应的输出值返回成数值矩阵。step前面加了等号，不能直接绘单位阶跃响应图。y2=step(G2,t);holdon%把下面要输出的图形全显示在一个