第3章_时域瞬态响应分析_3.6借助MATLAB进行系统时间响应分析
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摘要系统的时域响应分析是衡量控制系统的重要指标。
所谓控制系统的时域响应分析就是在时间域内求解系统的微分方程,然后根据绘制出来的曲线分析系统的性能和各主要参数对系统性能的影响。
不过这里的响应曲线一般是指典型的响应曲线,即所谓的阶跃响应和脉冲响应。
求解系统典型响应的思路是首先列出微分方程组,对方程两边同时取拉普拉斯变换得到系统传递函数,然后根据绘制出来的图形进行系统分析。
利用MATLAB提供的系统时域响应分析函数可以方便、快捷地观察到系统的输出是否满足要求。
经过系统仿真后得出诸如系统传递函数等的上升时间、调节时间、超调量和稳态误差等参数。
此次综合实践所选的系统经过MATLAB软件进行系统仿真后,得到系统的输出函数,可以直观的看到系统个状态量变化情况。
关键词:MATLAB软件;系统时域响应分析;系统的响应曲线AbstractThe system time domain response analysis is an important indicator to measure control system. The so-called control system is the time-domain response of the system in time domain for solving differential equations, and then draw out the performance curve analysis system and the main parameters on system performance. But here, generally refers to a typical response curve of the response curve, the so-called step response and pulse response. A typical response to the idea of solving the system is listed first differential equations, both sides of the equation at the same time taking the Laplace transform of the system transfer function, and then draw out a systematic analysis of the graphic.MATLAB provides a system using time domain response analysis function can be quickly and easily observe whether the output of the system to meet the requirements. After the system obtained after simulation of the system transfer function, etc., such as rise time, adjusting time, overshoot and steady-state error and other parameters.The practice of the selected system is an integrated MATLAB system simulation software, got the system output function, you can see visual changes in the amount of system-state.Keywords: MATLAB software; the system time domain response analysis; system response curves目录摘要 (I)Abstract .....................................................................................................I I 第1章绪论 (1)1.1 概述 (1)1.2 时域响应分析 (1)1.2.1 系统响应的输入信号 (1)1.2.2 根据模型获得响应曲线 (2)1.3 本次综合实践2的意义 (2)第2章MATLAB软件简介 (3)2.1 MATLAB (3)2.2 MATLAB概述 (3)2.2.1 MATLAB软件 (3)2.2.2 Matlab的优势和特点 (4)第3章系统的软件设计思路 (8)3.1 典型信号的生成 (8)3.2 系统直流增益 (9)3.3 系统的固有频率和阻尼系数 (10)3.4 系统零输入响应 (10)3.5 典型系统传递函数分析 (11)3.6 任意给定输入的系统时域响应 (12)3.7 典型系统传递函数分析应用举例 (13)第4章系统函数的仿真及分析 (15)4.1 系统传递函数的模型建立及仿真 (15)4.2 系统传递函数的仿真结果分析 (19)结论 (19)参考文献 (21)致谢 (22)第1章绪论1.1 概述在控制系统分析和设计中,常采用典型响应特性来描述系统的动态性能。
第3章用MATLAB进行控制系统时域分析MATLAB是一种功能强大的计算机软件,被广泛用于进行控制系统分析和设计。
在控制系统领域,时域分析是一种常用的方法,它可以用来评估和改进系统的性能及稳定性。
在MATLAB中,有几个重要的函数可以用于进行控制系统时域分析,包括step、impulse、lsim和initial等。
这些函数可以帮助我们了解系统的响应和行为。
首先,我们可以使用step函数来绘制系统的阶跃响应。
阶跃响应表示系统对输入信号的反应。
通过分析阶跃响应曲线的特性,我们可以评估系统的稳定性和性能。
例如,我们可以从阶跃响应曲线中获取系统的超调量、上升时间和峰值时间等信息。
step函数的使用方法如下:```step(sys)```其中,sys是一个控制系统的传递函数或状态空间模型。
调用step 函数后,MATLAB会自动绘制系统的阶跃响应曲线,并且返回一个包含系统响应数据的结构体。
另一个常用的时域分析函数是impulse,它可以用来绘制系统对冲击输入的响应。
冲击响应是系统对于单位冲击信号的输出。
通过分析冲击响应曲线,我们可以了解系统的固有特性,例如共振频率和阻尼比。
impulse函数的使用方法与step函数类似:```impulse(sys)```同样,调用impulse函数后,MATLAB会绘制系统的冲击响应曲线,并且返回一个包含系统响应数据的结构体。
除了阶跃响应和冲击响应外,我们还可以使用lsim函数来绘制系统对任意输入信号的响应。
lsim函数可以接受用户自定义的输入信号,并给出系统的输出响应。
通过分析系统的输出信号,我们可以更加全面地了解系统的性能和行为。
lsim函数的使用方法如下:```lsim(sys,u,t)```其中,sys是一个控制系统的传递函数或状态空间模型,u是输入信号,t是时间向量。
调用lsim函数后,MATLAB会根据输入信号和时间向量绘制系统的输出响应曲线,并返回一个包含系统响应数据的结构体。