实验二 matlab系统模型建立和动态特性分析实验

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1、实验二MATLAB系统模型建立和动态特性分析实验一、实验目的1．掌握如何使用MALAB进行系统模型的建立；2．学习利用MALAB命令得阶跃响应曲线，分析系统动态特性；3．利用MALAB求阶跃响应的性能指标。二、实验仪器计算机三、实验内容2.1控制系统的模型控制系统的表示可用三种模型：传递函数、零极点增益、状态空间。每一种模型又有连续与离散之分。为分析系统方便有时需要在三种模型间转换。MATLAB提供了各种命令，使我们可以很方便的完成这些工作，下面以连续系统为例简要说明有关命令。2.1.1模型与表示式1、传递函数模型在MATLAB中直接用矢量组表示传递函数的分

2、子、分母多项式系数，即：num=[bmbm-1…b0]；表示传递函数的分子多项式系数den=[anan-1…a0]；表示传递函数的分母多项式系数sys=tf(num,den)tf命令将sys变量表示成传递函数模型。2、零极点增益模型在MATLAB中用z、p、k矢量组分别表示系统的零点、极点和增益，即：z=[z1z2……zm]；p=[p1p2……pn]；k=[k]；sys=zpk(z,p,k)zpk命令将sys变量表示成零极点增益模型。3、状态空间模型x=ax+buy=cx+du在MATLAB中用（a、b、c、d）矩阵组表示，然后sys=ss(a,b,c,d)

3、ss命令将sys变量表示成状态空间模型。2.1.2模型间的转换在MATLAB中进行模型间转换的命令有：ss2tf、ss2zp、tf2ss、tf2zp、zp2tf、zp2ss它们之间的作用可由下面的示意图表示：零极点增益模型传递函数模型状态空间模型ss2tftf2sszp2tftf2zpzp2ssss2zp2.1.3模型间的关系与系统建模实际工作中常常需要由多个简单系统构成复杂系统，MATLAB中有下面几种命令可以解决两个系统间的连接问题。1、系统的并联parallel命令可以实现两个系统的并联。示意图如下：系统1系统2u1y1u+yu2+y2并联后的系统传递

4、函数表示式为：其中n1、d1和n2、d2分别为g1（s）、g2（s）的传递函数分子、分母系数行矢量。命令格式：[n，d]=paralltl（n1，d1，n2，d2）[a，b，c，d]=paralltl（a1，b1，c1，d1，a2，b2，c2，d2）例十七将下面两个系统并联连接执行下面程序：n1=[3]；d1=[14]；n2=[24]；d2=[123]；[n，d]=parallel（n1，d1，n2，d2）运行结果：n=051825d=161112可得并联后系统的传递函数为2、系统的串联series命令实现两个系统的串联，示意图如下：g2（s）g1（s）u1

5、yu2y2串联后系统的传递函数为命令格式：[n，d]=series（n1，d1，n2，d2）[a，b，c，d]=series（a1，b1，c1，d1，a2，b2，c2，d2）3、系统的反馈feedback命令实现两个系统的反馈连接，示意图如下：u1+y1±g2（s）g1（s）y2u2连接后系统的传递函数表示为：命令格式：[n，d]=feedback（n1，d1，n2，d2）或：[n，d]=feedback（n1，d1，n2，d2，sign）[a，b，c，d]=feedback（a1，b1，c1，d1，a2，b2，c2，d2，sign）其中sign是指示y2到

6、u1连接的符号，缺省时默认为负（即sign=-1）。例十八设有下面两个系统：现要将它们负反馈连接，求传递函数输入：n1=[1，1]；d1=[1，2，3]；n2=1；d2=[1，10]；[n，d]=feedback（n1，d1，n2，d2）运行结果：n=011110d=1122431即所求系统为：4、系统的闭环cloop命令可以将系统的输出反馈到系统的输入构成闭环系统，示意图如下：g1（s）uy±正、负反馈后闭环系统为：命令格式：[n，d]=cloop（n1，d1，sign）[ac，bc，cc，dc]=cloop（a，b，c，d，sign）例十九已知系统如下求

7、该系统闭环后的传递函数（负反馈）。输入：n1=[12]；d1=[123]；[n，d]=cloop（n1，d1）运算结果：n=012d=135即：闭环后系统的传递函数为5、生成二阶系统ord2命令在给定，ξ下可以生成相应的二阶系统，即：命令格式：[n，d]=ord2（Wn，z）其中：z=ξWn=2.2控制系统的时域分析系统对不同的输入信号具有不同的响应，而控制系统在运行中受到的外作用信号具有随机性。因此在研究系统的性能和响应时，需要采用某些标准的测减信号。常用的测减信号有：阶跃信号、速度信号、冲激信号、加速度信号等等。具体采用哪种信号，则要看系统主要工作于那种

8、信号作用的场所，如系统的输入信号是突变信号，则采用阶