实验二控制系统的时域分析.doc

一、 实验目的1、掌握利用MATLAB语言绘制二阶系统的单位阶跃响应曲线和脉冲响应曲线2、学习simulink并了解工具箱对系统进行仿真分析的方法二、实验仪器计算机 MATLAB软件 相关编程知识三、实验内容1、（课本125页）3-18：二阶的典型传递函数为，试用MATLAB绘制出：1）当固有频率=6rad/s,阻尼比分别为0.1、0.2、0.3、0.4、0.5、0.6、0.7、0.8、0.9、1.0时的单位阶跃和单位脉冲响应曲线2）当阻尼比=0.7，固有频率分别为2、4、6、8、10、12rad/s时的单位阶跃和单位脉冲响应曲线使用MATLAB命令如下：1） 单位阶跃曲线wn=6;zeta=[0.2:0.2:1.0,2.0];figure(1);hold onfor I=zeta num=wn.^2; den=[1,2*I*wn,wn.^2]; step(num,den);endtitle('单位阶跃响应曲线');hold off单位脉冲响应曲线wn=6;zeta=[0.2:0.2:1.0,2.0];figure(1);hold onfor I=zeta num=wn.^2; den=[1,2*I*wn,wn.^2]; impulse(num,den);endtitle('单位脉冲响应曲线');hold offMATLAB绘制曲线如下2）单位阶跃响应曲线w=[2:2:12];zeta=0.7;figure(1);hold onfor wn=w num=wn.^2; den=[1,2*zeta*wn,wn.^2]; step(num,den);endtitle('单位脉冲响应曲线');hold off单位脉冲响应曲线 w=[2:2:12];zeta=0.7;figure(1);hold onfor wn=w num=wn.^2; den=[1,2*zeta*wn,wn.^2]; impulse(num,den);endtitle('单位脉冲响应曲线');hold offMATLAB绘制曲线如下2、课本121页二阶系统其闭环传递函数为式中二阶系统的固有频率=10，试求该系统在欠阻尼、临界阻尼、过阻尼、零界阻尼以及负阻尼状态下的单位阶跃响应。

解：欠阻尼：当取二阶系统阻尼比分别为=0.2、0.4、0.6、0.8时，可在SIMULINK仿真平台上作出模型如图2-1所示欠阻尼二阶系统单位响应曲线2-2四、试验分析 时域分析是指控制系统在一定的输入下，根据输出量的时域表达式，分析系统的稳定性、瞬态和稳态性能 由于时域分析是直接在时间域中对系统进行分析的方法，所以时域分析具有直观和准确的优点系统输出量的时域表示可由微分方程得到，也可由传递函数得到 在初值为零时，一般都利用传递函数进行研究，用传递函数间接的评价系统的性能指标具体是根据闭环系统传递函数的极点和零点来分析系统的性能此时也称为复频域分析图2-1曲线2-2。