基于matlab-simulink的二阶控制系统仿真研究

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1、基于Matlab/Simulink的二阶控制系统仿真研究　　摘要：为了研究二阶控制系统的性能，讨论了二阶控制系统参数ζ和ωn与单位阶跃响应的关系，并介绍了基于Matlab/Simulink软件仿真环境，在单位阶跃信号作用下，利用仿真实例很好地实现了对二阶控制系统进行仿真研究。该仿真具有直接观察和分析二阶控制系统输出性能变化，同时充分体现利用Matlab/Simulink进行仿真研究直观和方便的特点。关键词：Matlab/Simulink；二阶控制系统；仿真实例；单位阶跃信号：TN911?34；TP391.9：A：1004?373X（2013）12?0

2、012?030引言大部分实际控制工程都是复杂的高阶系统，通常可将其分解为若干个一阶惯性环节和二阶振荡环节的叠加。在研究复杂控制系统的过程中，往往通过主导极点和偶极子相消的方法，将高阶系统简化为二阶等低阶系统的组合，再根据对二阶控制系统输出和性能的分析，对控制系统偏差进行校正，从而获得满足设计指标和使用要求的高阶系统性能[1]。因此，掌握二阶控制系统动态特性理论，构建二阶控制系统动态特性的测试系统，可大大简化系统分析，对控制系统的分析和设计具有重要作用。Simulink是一种以Matlab为基础的实现交互式动态系统建模、仿真与分析的软件包，可以针对控制系统等进行系统建模、仿

3、真、分析等工作，被广泛应用于线性控制系统、非线性控制系统、数字控制及数字信号处理的建模和仿真中。本文介绍基于Matlab/Simulink仿真环境下，通过单位阶跃信号作用，利用仿真实例对二阶控制系统进行仿真研究，直接观察和分析二阶控制系统输出性能的变化，充分体现了Matlab/Simulink仿真直观和方便的特点[2]。1二阶控制系统模型2二阶控制系统仿真设计与研究2.1二阶控制系统仿真结构设计2.2二阶控制系统单位阶跃响应与参数ζ的关系2.3二阶控制系统单位阶跃响应与参数ωn的关系3结语基于Matlab/Simulink环境的仿真分析方法，通过Si

4、mulink工具箱所提供的基本模块，不需任何硬件，在单位阶跃信号作用，利用仿真实例很好地实现了对二阶控制系统进行仿真研究，直接观察和分析二阶控制系统输出性能的变化，验证了二阶控制系统相关理论的正确性，在二阶控制系统实验教学和科研上有很大实用价值，充分体现了Matlab/Simulink仿真直观和方便的特点[6]。20rad/s的阶跃响应曲线