实验二 线性控制系统的时域响应分析

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1、实验二线性控制系统的时域响应分析实验二线性控制系统的时域响应分析一、实验目的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：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

2、时间和过渡时间原程序如下：num=25;den=[1425];t=0:0.1:10;14实验二线性控制系统的时域响应分析[y,x,t]=step(num,den,t);plot(t,y),gridonM=((max(y)-1)/1)*100;disp(['×î´ó³¬µ÷Á¿M='num2str(M)'%'])finalvalue=polyval(num,0)/polyval(den,0);len=1;while(y(len)<1*finalvalue)len=len+1;endtr=t(len);disp(['ÉÏÉýʱ¼ätp='num2str(tr)])运行结果：最大超调量M=25.

3、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14实验二线性控制系统的时域响应分析源程序：num=25;den=[1425];t=0:0.1:10;step(num,den,t)gridon结果：最大超调量为25.3%上升时间为0.297s峰值时间为0.7s过渡时间为1.68s图（b）练习2-2.已知系统的开环传递函数为：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）所示程序：n

4、um0=20;den0=[1836400];[numden]=cloop(num0,den0);t=0:0.1:10;由图（c）可知结果：最大超调量：2.55%上升时间：2.65s过渡时间：6.73s.14实验二线性控制系统的时域响应分析step(num,den,t)gridon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。解：程序为14实验二线性控制系统的时域响应分析num0=conv(6.3233,conv([1,1.4235],[1,1.4235]));den0=c

5、onv([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);plot(t,y,'*')%阶跃响应曲线用*表示gridon%加网格线xlabel('x')%加横坐标名ylabel('y')%加纵坐标名title('½×Ô¾ÏìÓ¦')%加标题名运行结果如图（d）所示图（d）练习2-4求T1、T2、T3系统的阶跃响应；14实验二线性控制系统的时域响应分析①将T1、T2、T3系统的阶跃响应图画在同一窗口内；②T1、T2、T3系统的阶跃响应曲线分别用不同

6、的线形和颜色表示；③将‘T1、T2、T3’分别标注在对应的曲线上。解：程序如下，运行及果如图（e）所示num1=2;den1=[122];num2=[42];den2=[122];num3=1;den3=[2331];figure(1);holdont=0:0.1:5;[y1,x1,t]=step(num1,den1,t);[y2,x2,t]=step(num2,den2,t);[y3,x3,t]=step(num3,den3,t);plot(t,y1,'b-+',t,y2,'g-*',t,y3,'r-o');holdofflegend('T1','T2','T3',3)text(2,1.5

7、,'T2');text(2,0.8,'T1');text(3,0.41,'T3');title('T1、T2、T3系统的阶跃响应');xlabel('时间');ylabel('阶跃响应');gridon14实验二线性控制系统的时域响应分析图（e）练习2-5一个系统的状态空间描述如下：①出G（S）=Y（S）/U（S）；②制该状态方程的单位阶跃响应曲线。14实验二线性控制系统的时域响应分析A=[-1-1;6.50