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《自动控制原理实验 时域分析》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。
1、实验报告课程名称：自动控制原理课题名称：实验三线性系统时域分析-1专业班级:14通信工程一班实验成员:吕传磊（）一、实验工具1、PC2、MATLAB套件二、实验目的1、熟练掌握step()函数，impulse()函数，lsim()函数和initial()函数的使用方法，研究线性系统在单位阶跃、单位脉冲及任意激励下的响应，以及波形图的绘制；2、通过响应曲线观测特征参量ξ对二阶系统动态性能的影响；三、实验任务1.编程完成例2-12的单位脉冲响应、阶跃响应、零输入响应与零状态响应的求解，并画出各响应的波形图。根据电路关系，列写方程，并做拉氏变换，得Uo
2、s=Ui(s)s2+s+1+0.1s+0.2s2+s+1令Ui(s)=1,可求得单位脉冲响应；令Ui(s)=1/s,可求得阶跃响应；零状态响应时，写出传递函数，与输入相乘可得零输入响应；零输入响应可以利用初始条件，通过等效电压电流源的方法，写出系统函数，从而求得响应，也可利用阶跃响应-零状态响应获得。波形绘制可以利用impulse()函数实现，结果求解可以利用ilaplace()函数，即拉氏反变换完成。程序如下：%%实验三例2-12%201400121100吕传磊%14通信一班clc;clear;%单位脉冲响应,Ui=1;sysA=tf([0.1
3、1.2],[111])t=0:0.01:12;figure,impulse(sysA,t,'r'),holdon,gridon;%阶跃响应,Ui=1/s;sys1=tf([1],[1110]);sys2=tf([0.10.2],[111]);sysB=parallel(sys1,sys2)impulse(sysB,t,'b'),holdon;%零状态响应,H=1/s(s^2+s+1);sysC=tf([1],[1110])impulse(sysC,t,'g'),holdon;%也可使用step求解，此时H=1/(s^2+s+1)%step(sys
4、C,t,'g'),holdon;%零输入响应,利用全响应-零状态响应sysD=parallel(sysB,-sysC)impulse(sysD,t,'k'),holdon;%零输入响应,也可利用初始条件与拉氏变换%H=(0.1-0.1/s)*(1/s^2+s+1)+0.1/ssys1=tf([0.1],[111]);sys2=tf([0.1],[1110]);sys3=tf(0.1,[10]);sysE=parallel(sys1,-sys2);sysE=parallel(sysE,sys3)impulse(sysE,t,'k'),holdon;
5、%验证零输入响应%与时域结果对比，验证结果%曲线重合即正确y=0.2.*exp(-0.5.*t).*sin(0.866.*t+pi./6);plot(t,y),holdon;%验证阶跃响应,即全响应%与时域结果对比，验证结果%曲线重合即正确y=1+1.15.*exp(-0.5.*t).*sin(0.866.*t-2.*pi./3)+0.2.*exp(-0.5.*t).*sin(0.866.*t+pi./6);plot(t,y),holdon;程序运行结果如下：其中阶跃响应为两曲线重合曲线，即与时域表达式波形进行了重合验证；零输入响应为三曲线重合曲
6、线，分别为（阶跃-零状态响应）、等效法求系统函数、时域表达式波形。部分传递函数表达式如下：可以利用ilaplace()函数求解其时域表达式，部分求解如下：可见，运行正确。2.改变系统阻尼比，画出不同阶跃响应的波形图，并比较阻尼比对峰值时间等系统性能的影响。传递函数表达式：Φs=16s2+8ζs+16利用tf()函数构建系统模型，利用step()求阶跃响应，并画出图形程序如下：%%实验三例3-16%201400121100吕传磊%14通信一班clc;clear;zeta=[00.10.30.50.7070.912];t=0:0.01:12;fori
7、=1:length(zeta)sys=tf(16,[18*zeta(i)16]);%subplot(3,3,i),zplane(cell2mat(sys.num),...%cell2mat(sys.den)),title(['阻尼比='num2str(zeta(i))]);step(sys,t),holdon;gridon;end运行结果如下：系统零极点图如下：列下面表格，研究欠阻尼系统中不同阻尼比对系统性能的影响：阻尼比ζ0.10.30.50.7070.9上升时间tr(s)0.2760.330.4090.5370.721峰值时间tp(s)0.7
8、90.820.911.111.8超调量σ%72.9%37.2%16.3%4.33%0.152%调节时间ts(s)9.62.812.021
