第5章 MATLAB控制系统建模

5、6 控制系统的时域响应MATLAB仿真实训

5、6、1实训目的

1. 学会利用MATLAB绘制系统的单位阶跃响应曲线,掌握读取系统动态性能指标的方法;

2. 学会利用MATLAB绘制系统的单位脉冲响应曲线的方法;

3. 掌握利用MATLAB绘制系统的零输入响应曲线的方法;

4. 掌握利用MATLAB绘制系统的一般输入响应曲线的方法;

5. 学会通过仿真曲线读取相关信息,并依据有关信息进行系统的时域分析。

5、6、2实训内容

1、编写程序求取下列各系统的单位阶跃响应,完成表5-5并记录相关曲线。

162.316)(21sssG 164.216)(22sssG

166.116)(23sssG 1616)(24sssG

解:>> n1=16;

>> d1=[1,3、2,16];

>> sys1=tf(n1,d1);

>> step(sys1)

>> n2=16;

>> d2=[1,2、4,16];

>> sys2=tf(n2,d2);

>> step(sys2) >> n3=16;

>> d3=[1,1、6,16];

>> sys3=tf(n3,d3);

>> step(sys3)

>> n4=16;

>> d4=[1,1,16];

>> sys4=tf(n4,d4);

>> step(sys4)

表5-5

序号  n maxc pt st(%5)

计算值 实验 计算值 实验 计算值 实验值

1 0、4 4 1、2538 1、25 0、8569 0、863 2、1875 2、1

2 0、3 4 1、3723 1、37 0、8233 0、828 2、9167 2、81

3 0、2 4 1、5266 1、53 0、8016 0、8 4、3750 4、9

4 0、125 4 1、6731 1、67 0、7916 0、803 7、0000 7、33

控制系统的时域响应MATLAB仿真实训

实训目的

1. 学会利用MATLAB绘制系统的单位阶跃响应曲线，掌握读取系统动态性能指标的方法；

2. 学会利用MATLAB绘制系统的单位脉冲响应曲线的方法；

3. 掌握利用MATLAB绘制系统的零输入响应曲线的方法；

4. 掌握利用MATLAB绘制系统的一般输入响应曲线的方法；

5. 学会通过仿真曲线读取相关信息，并依据有关信息进行系统的时域分析。

实训内容

1.编写程序求取下列各系统的单位阶跃响应，完成表5-5并记录相关曲线。

162.316)(21sssG 164.216)(22sssG

166.116)(23sssG 1616)(24sssG

解：>> n1=16;

>> d1=[1,,16];

>> sys1=tf(n1,d1);

>> step(sys1)

>> n2=16;

>> d2=[1,,16];

>> sys2=tf(n2,d2);

>> step(sys2) >> n3=16;

>> d3=[1,,16];

>> sys3=tf(n3,d3);

>> step(sys3)

>> n4=16;

>> d4=[1,1,16];

>> sys4=tf(n4,d4);

>> step(sys4)

表5-5

序号  n maxc pt st(%5)

计算值 实验 计算值 实验 计算值 实验值

1 4

2 4

3 4

4 4

>> z1=;

w=4;

cmax1=1+exp(-z1*pi/sqrt(1-z1^2));

tp1=pi/(w*sqrt(1-z1^2));

ts1=(z1*w);

[cmax1,tp1,ts1]

ans =

>> z2=;

w=4;

cmax2=1+exp(-z2*pi/sqrt(1-z2^2));

222n2)(nnsssH

一 欠阻尼（=0.1）

wn=6;

kosi=0.1;

figure(1);

hold on

num=wn^2;

den=[1,2*kosi*wn,wn^2]

step(num,den)

二 临界阻尼（=1）

wn=6;

kosi=1;

figure(1);

hold on

num=wn^2;

den=[1,2*kosi*wn,wn^2]

step(num,den)

三 过阻尼（=2）

clear

wn=6;

kosi=2;

figure(1);

hold on

num=wn^2;

den=[1,2*kosi*wn,wn^2]

step(num,den)

四=-2

clear

wn=6;

kosi=-2;

figure(1);

hold on

num=wn^2;

den=[1,2*kosi*wn,wn^2]

step(num,den)

五=-0.1

clear

wn=6;

kosi=-0.1;

figure(1);

hold on

num=wn^2;

den=[1,2*kosi*wn,wn^2]

step(num,den)

六=0

clear

wn=6;

kosi=0;

figure(1);

hold on

num=wn^2;

den=[1,2*kosi*wn,wn^2]

step(num,den)

例1 典型二阶系统222n2)(nnsssH其中n为自然频率（无阻尼振荡频率），为相对阻尼系数，试绘出当n=6，分别为0.1,0.2，…，1.0,2.0时的单位阶跃响应。

解：matlab程序如下所示

wn=6;

kosi=[0.1:0.1:1,2];

figure(1);

hold on

for kos=kosi

num=wn.^2;

den=[1,2*kos*wn,wn.^2];

step(num,den)

end

控制系统仿真课程设计 内蒙古科技大学控制系统仿真课程设计说明书

2 第一章 引 言

1.1 MATLAB软件简介

MATLAB是matrix&laboratory两个词的组合，意为矩阵工厂（矩阵实验室）。是由美国mathworks公司发布的主要面对科学计算、可视化以及交互式程序设计的高科技计算环境。它将数值分析、矩阵计算、科学数据可视化以及非线性动态系统的建模和仿真等诸多强大功能集成在一个易于使用的视窗环境中，为科学研究、工程设计以及必须进行有效数值计算的众多科学领域提供了一种全面的解决方案，并在很大程度上摆脱了传统非交互式程序设计语言（如C、Fortran）的编辑模式，代表了当今国际科学计算软件的先进水平。

1.2 MATLAB软件组成

MATLAB系统由MATLAB开发环境、MATLAB数学函数库、MATLAB语言、MATLAB图形处理系统和MATLAB应用程序接口（API）五大部分构成。

开发环境

MATLAB开发环境是一套方便用户使用的MATLAB函数和文件工具集，其中许多工具是图形化用户接口。它是一个集成的 用户工作空间，允许用户输入输出数据，并提供了M文件的集成编译和调试环境，包括MATLAB桌面、命令窗口、M文件编辑调试器、MATLAB工作空间和在线帮助文档。

数学函数库

MATLAB数学函数库包括了大量的计算算法。从基本算法如加法、正弦，到复杂算法如矩阵求逆、快速傅里叶变换等。

语言

MATLAB语言是一种高级的基于矩阵/数组的语言，它有程序流控制、函数、数据结构、输入/输出和面向对象编程等特色。

图形处理系统

图形处理系统使得MATLAB能方便的图形化显示向量和矩阵，而且能对图形添加内蒙古科技大学控制系统仿真课程设计说明书

3 标注和打印。它包括强大的二维三维图形函数、图像处理和动画显示等函数。

应用程序接口

MATLAB应用程序接口（API）是一个使MATLAB语言能与C、Fortran等其它高级编程语言进行交互的函数库。该函数库的函数通过调用动态链接库（DLL）实现与MATLAB文件的数据交换，其主要功能包括在MATLAB中调用C和Fortran程序，以及在MATLAB与其它应用程序间建立客户、服务器关系。