00讲稿实验二用MATLAB实现线性系统的时域

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1、实验二用MATLAB实现线性系统的时域分析［实验目的］1.研究线性系统在典型输入信号作用下的暂态响应；2.熟悉线性系统的暂态性能指标；3•研究二阶系统重要参数阻尼比＜对系统动态性能的彩响；4.熟悉在MATLAB下判断系统稳定性的方法；5.熟悉在MATLAB下求取稳态误差的方法。［实验指导］MATLAB中有两类用于求解系统时域响应的方法。其一是利用MATLAB中的控制系统T具箱(ControlSystemToolbox)提供的函数(命令；其二是Simulink仿真，它主要用于对复杂系统进行建模和仿真。一、用M

2、ATLAB函数(命令)进行暂态响应分析1求取线性连续系统的单位阶跃响应的函数——step基本格式为：step(sys)step(num,den)step(A,B,C,D)step(sys,t)step(sysl,sys2,...,t)y=step(sys,t)［y,tj=step(sys)［y,t,xj=step(sys)其中模型对象的类型如sys=tf(num,den)多项式模型sys=zpk(z,p,k)零点极点模型sys=ss(a,b,c,d)状态空间模型参数无t,表示时间向量t的范围口动设定。参数有

3、t,表示给定时间向量t,应该有初值，时间增量，末值，如t=0:0.0l:2o前5种函数可以绘出阶跃响应曲线；后3种函数不绘阶跃响应曲线，而是返回响应变量y,时间向量t,以及状态变量x。2求取线性连续系统的单位脉冲响应的函数impulse基本格式为：impulse(sys)impulse(num.den)impulse(sys,tf)impulse(sysj)impulse(sysl,sys2,…，t)y=impulse(sys,t)[y,t]=impulse(sys)[y,t,x]=impulse(sys)

4、3求取线性连续系统的单位斜坡响应MATLAB没有直接求系统斜坡响应的功能两数。在求取控制系统的斜坡响应时，通常用阶跃响应函数step()求取传递函数为G(s)/s的系统的阶跃响应，则其结果就是原系统G(s)的斜坡响应。原因是，单位阶跃信号的拉氏变换为1/s,而单位斜坡信号的拉氏变换为1/s2。4.求取线性连续系统对任意输入的响应的函数——Isim其格式为y=lsim(sys,u,t)其中，t为仿真时间，u为控制系统的任意输入信号。5.暂态响应性能指标在阶跃响应曲线窗口，使用右键弹出浮动菜单，选择其屮的Cha

5、racteristics子菜单，有4个子项：①PeakResponse峰值响应，点击将出现标峰值记点，单击此标记点可获得峰值幅值，超调量和峰值时间。②SettlingTime调节时间，点击将出现调节时间标记点，单击此标记点即可获得调节时间。③RiseTime上升时间，点击将出现上升时间标记点，单击此标记点即可获得上升时间。④SteadyState记点即可获得稳态值；稳定状态，若系统稳定，点击将在稳态值处出现标记点，单击此标若系统不稳定，标记点不会出现。对于不同的系统响应类型，Characteristics菜

6、单的内容并不相同。虽然不同响应曲线的特性参数不相同，但是均可以使用类似的方法从系统响应曲线中获得相应的信息。StepResponse1.51.5StepResponse①pa-dE

7、igure(i)命令：打开第i个图形窗口，把曲线绘在该图形窗口。③gridon命令：使图上出现网格。④subplot(m,n,p)命令；把一个I田i面分成mxn个图形区域,p代表当前的区域号，可在每个区域中分别画一个图。⑤也可以通过主界面菜单file/new/figure打开1个新图形窗口，系统自动为其编号。7.举例例系统传递函数为6($)=；：；；曽0,求其阶跃响应、脉冲响应、斜坡响应、①分3个图形窗口分别显示的程序：»n=[20,33];d=[l,2,10];sys=tf(n,d);step(sys);

8、figure(2);impulse(sys);n1=[20,33];d1=[1,2,10,0];sys1=tf(n1,d1);figure(3);step(sys1)运行结果：①pa一一dcuy①P2一-dlu