线性系统时域分析实验报告
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线性系统时域分析实验报告
篇一：自动控制原理实验报告《线性控制系统时域分析》
实验一线性控制系统时域分析
1、设控制系统如图1所示，已知K＝100，试绘制当h分别取h＝0.1，0.20.5，1,2，5，10时，系统的阶跃响应曲线。讨论反馈强度对一阶系统性能有何影响？
图1
答:
A、绘制系统曲线程序如下：s=tf(s);
p1=(1/(0.1*s+1));p2=(1/(0.05*s+1));p3=(1/(0.02*s+1));p4=(1/(0.01*s+1));p5=(1/(0.005*s+1));p6=(1/(0.002*s+1));p7=(1/(0.001*s+1));step(p1);holdon;step(p2);holdon;step(p3);holdon;step(p5);holdon;step(p6);holdon;step(p7);holdon;
2 11 b、绘制改变h系统阶跃响应图如下：
stepResponse
1.4
1.2
1
Amplitude
0.8
0.6
0.4
0.2
00.050.10.150.20.250.30.350.40.450.5
Time(seconds)
结论：
h的值依次为0.1、0.2、0.5、1、2、5、10做响应曲线。matlab曲线默认从第一条到第七条颜色依次为蓝、黄、紫、绿、红、青、黑，图中可知随着h值得增大系统上升时间减小，调整时间减小，有更高的快速性。
2?n
?(s)?2
2，设已知
s?2??ns??n
2、二阶系统闭环传函的标准形式为
3 11 ?n＝4，试绘制当阻尼比?分别取0.2,0.4,0.6,0.8,1,
1.5,2,5
等值时，系统的单位阶跃响应曲线。求出?取值0.2，0.5，0.8时的超调量，并求出?取值0.2，0.5，0.8，1.5，5时的调节时间。讨论阻尼比变化对系统性能的影响。
答：
A、绘制系统曲线程序如下：s=tf(s);
p1=16/(s^2+1.6*s+16);p2=16/(s^2+3.2*s+16);p3=16/(s^2+4.8*s+16);p4=16/(s^2+6.4*s+16);p5=16/(s^2+8*s+16);p6=16/(s^2+12*s+16);p7=16/(s^2+16*s+16);p8=16/(s^2+40*s+16);step(p1);holdon;step(p2);holdon;step(p3);holdon;step(p4);holdon;step(p5);holdon;step(p6);holdon;step(p7);holdon;step(p8);holdon;
b、绘制系统阶跃响应图如下：
c、?取值为0.2、0.5、0.8、1.5、5时的参数值。
结论：在欠阻尼条件下随着阻尼比增加总会有一个最佳值使得系统在欠阻尼时超调量最小稳定性最佳，上升时间和调整时间最小，此时系统快速性最快。在过阻尼条件下，随着阻尼比增加超调量一直为0，稳定性较好，但是调整时间逐渐增加，快速性差。
3、已知系统参数如上题相同，试绘制系统的单位斜坡
4 11 响应曲线。
答：
A、绘制系统曲线程序如下：s=tf(s);
p1=16/(s^2+1.6*s+16)*(1/s);p2=16/(s^2+3.2*s+16)*(1/s);p3=16/(s^2+4.8*s+16)*(1/s);p4=16/(s^2+6.4*s+16)*(1/s);p5=16/(s^2+8*s+16)*(1/s);
p6=16/(s^2+12*s+16)*(1/s);p7=16/(s^2+16*s+16)*(1/s);p8=16/(s^2+40*s+16)*(1/s);step(p1);holdon;step(p2);holdon;step(p3);holdon;step(p4);holdon;step(p5);holdon;step(p6);holdon;step(p7);holdon;step(p8);holdon;
b、绘制系统斜坡
响应图如下：
篇二：信号与系统——时域分析实验报告
实验一信号与系统的时域分析实验目的：
1.学习信号和系统的表示方法。
2.掌握信号及线性系统的时域分析方法。
实验内容：
1.绘制下列连续时间信号的波形
(1)x(t)=(2-exp(t)),取t=0到10。
5 11 程序代码：t=0:0.01:10;
f=2-exp(t);
plot(t,f);
实验结果：
（2）x(t)=5*|sin(10*π*t)|,取t=0到2。
程序代码：t=0:0.01:2;
f=5*abs(sin(10*pi*t));
plot(t,f);
实验结果：
（3）x[n]=(-0.5)^n*u[n]
程序代码：n=-5:10;
x=(-0.5).^n.*heaviside(n);
stem(n,x,filled);
实验结果：
（4）x[n]=5*(0.8)^n*cos[0.9*π*n]
程序代码：n=-10:10;
x=5*((0.8).^n).*cos(0.9*pi*n);
stem(n,x,filled);
实验结果：
2.用mATLAb绘出下列信号波形，观察是否周期信号，若是，周期为多少。
（1）x(t)=3*sin(π/2*t)+2*sin(π*t)+sin(2*π*t)
6 11 程序代码：t=0:0.01:10;
f=3*sin(pi/2*t)+2*sin(pi*t)+sin(2*pi*t);
plot(t,f);
实验结果：
周期分析：此信号为周期信号，周期是4。
（2）x[n]=2*sin(π/5*n)+3*cos(π/3*n)
程序代码：n=-30:30;
x=2*sin(pi/5*n)+3*cos(pi/3*n);
stem(n,x,filled);
实验结果：
周期分析：此信号为周期信号，周期是30。
3．已知某系统可以有如下微分方程描述
y(t)+2*y(t)+y(t)=x(t)+2*x(t)
如果系统的输入为x（t）=exp(-2*t)*u(t),画出系统零状态响应的时域波形。实验原理：
零状态响应指系统的初始状态为零，仅由输入信号所引起的响应。mATLAb提供了一个用于求解零状态响应的函数lism，其调用格式如下：
lsim（sys，x，t）
y=lsim（sys，x，t）
其中x和t表示输入信号的数值及其时间向量，第一种调用格式直接绘出输入信号及响应的波形，第二种调用格式
7 11 不会绘出波形，而是返回响应的数值向量。实验代码：b=[12];
a=[121];
sys=tf(b,a);
t=0:0.01:20;
f=exp(-2*t).*heaviside(t);
lsim(sys,f,t);
实验结果：
4.已知连续系统由如下微分方程描述
篇三：实验二线性控制系统的时域响应分析
一、实验目的
实验二线性控制系统的时域响应分析
1.熟悉mATLAb有关命令的用法；
2.用mATLAb系统命令对给定系统进行时域分析；
二、实验内容
求连续系统的单位阶跃响应有关命令的用法：命令格式：
[y,x,t]=step(num,den)[y,x,t]=step(num,den,t)[y,x,t]=step(A,b,c,D)[y,x,t]=step(A,b,c,D,iu)[y,x,t]=step(A,b,c,D,iu,t)
三、实验练习
练习2-1.给定系统的传递函数如下：
c(s)25
8 11 ?2
R(s)s?4s?25
求该系统的阶跃响应曲线,记录超调量、上升时间、过渡过程时间。解：
方法一：编写程序求解超调量、上升时间和过渡时间
原程序如下：num=25;den=[1425];t=0:0.1:10;
[y,x,t]=step(num,den,t);plot(t,y),gridonm=((max(y)-1)/1)*100;
disp([×?′ó3?μ÷á?m=num2str(m)%])finalvalue=polyval(num,0)/polyval(den,0);len=1;
while(y(len) 运行结果：最大超调量m=25.3177%，上升时间tr=0.5，过渡时间ts=1.6该系统的阶跃响应曲线如图（a）所示
图（a）
方法二：直接从图像上求取超调量、上升时间和过渡时间，运行结果如图（b）所示
Time(seconds)
图（b）
练习2-2.已知系统的开环传递函数为：
g(s)?
9 11 20
s4?8s3?36s2?40s
求出该系统在单位负反馈下的阶跃响应曲线，记录超调量、上升时间、过渡过程时间。解：程序及结果如下，系统在单位负反馈下的阶跃响应曲线如图（c）所示
stepResponse
1.4
1.210.80.60.40.20
Amplitude
012345678910
Time(seconds)
图（c）
练习2-3已知系统的传递函数为：
（1）求系统的阶跃响应；
（2）阶跃响应曲线线型用“*”号表示；
（3）阶跃响应图应加上横坐标名、纵坐标名和标题名，并加上网格线。
num0=conv(6.3233,conv([1,1.4235],[1,1.4235]));den0=conv([1,0],conv([1,0],conv([1,1],[1,5])));[numden]=cloop(num0,den0,1);t=0:0.1:15;
[y,x,t]=step(num,den,t);
