matlab动态时域分析实验报告,自动控制理论实验一时域分析实验报告.doc

实验一 时域分析

一、 实验目的：

1、掌握一阶系统和二阶系统的非周期信号响应。

2、理解二阶系统的无阻尼、欠阻尼、临界阻尼和过阻尼响应。

3、掌握分析系统的稳定性、瞬态过程和稳态误差。

4、理解高阶系统的主导极点对系统特性的影响。

5、理解系统的零点对系统动态特性的影响。

二、 实验设备

PC机及MATLAB平台

三、实验原理及方法

1、系统的单位阶跃响应

用下列指令step(num,den)或step(num,den,t),就可求取系统的单位阶跃响应。前者指令中虽没有时间t的出现，但时间矢量会自动生成；后者指令中的t是由用户确定的时间。响应曲线图的x轴和y轴坐标也是自动标注的。

四、实验内容：

1、系统的闭环传递函数为：，分别调节K、T ，仿真系统的阶跃响应，得出不同的系统参数对系统性能的影响。

2、单位负反馈系统的开环传递函数为：，求闭环系统的单位阶跃响应，标出系统的ts 、t p 、t r ，并计算最大超调量和稳态误差。

3、给定典型二阶系统的自然频率ωn = 8，仿真当ζ = 0,0.2,0.4,0.6,0.8,1.0,1.5,2.0时的单位阶跃响应，并得出参数变化时对系统性能的影响。

4、开环系统的传递函数为 ，求其单位阶跃响应， 并比较与开环系统：的差别，得出相应的结论。

5、已知系统的闭环传递函数如下，判断其稳定性：

(1)

(2)

程序及截图如下

%_1_

%分析：系统参数分别为：K=1,T=1； K=10,T=1； K=1,T=10； K=10,T=10；求出图像并比较得出结论

num=[1];

den=[1 1];

step(num,den);

grid on;

xlabel('t');ylabel('c(t)');

title('求阶跃响应 G(s)=1/(s+1)');

num=[10];

den=[1 1];

step(num,den);

grid on;

xlabel('t');ylabel('c(t)');

title('求阶跃响应 G(s)=10/(s+1)');

num=[1];

den=[10 1];

step(num,den);

grid on;

xlabel('t');ylabel('c(t)');

title('求阶跃响应 G(s)=1/(10s+1)');

num=[10];

den=[10 1];

step(num,den);

grid on;

xlabel('t');ylabel('c(t)');

title('求阶跃响应 G(s)=10/(10s+1)');

结论：根据调节K、T的值，得出以上图形。由此可知，不同的系统参数对系统性能有影响。

%_2_

%分析：先求得闭环传递函数 G1,再求闭环系统的单位阶跃响应

G=tf(8,[1 2 0]);

H=tf(1);

G1=feedback(G,H)

%G1 =

8

-------------

s^2 + 2 s + 8

num=[8];

den=[1 2 8];

step(num,den);

grid on;

xlabel('t');ylabel('c(t)');

title('闭环系统的单位阶跃响应');

超调量：(1.3-1)/1*100%=30%

稳态误差等于0.

%_3_分析：先求出ζ = 0,0.2,0.4,0.6,0.8,1.0,1.5,2.0时的单位阶跃响应，并比较各图得出结论

t=0:0.001:2;num=[64];

Zeta1=0; den1=[1 2*8*Zeta1 64 ];

Zeta2=0.2; den2=[1 2*8*Zeta2 64 ];

Zeta3=0.4; den3=[1 2*8*Zeta3 64 ];

Zeta4=0.6; den4=[1 2*8*Zeta4 64 ];

Zeta5=0.8; den5=[1 2*8*Zeta5 64 ];

Zeta6=1.0; den6=[1 2*8*Zeta6 64 ];

Zeta7=1.5; den7=[1 2*8*Zeta7 64 ];

Zeta8=2.0; den8=[1 2*8*Zeta8 64 ];

[y1,x,t]=step(num,den1,t);

[y2,x,t]=step(num,den2,t);

[y3,x,t]=step(num,den3,t);

[y4,x,t]=step(num,den4,t);

[y5,x,t]=step(num,den5,t);

[y6,x,t]=step(num,den6,t);

[y7,x,t]=step(num,den7,t);

[y8,x,t]=step(num,den8,t);

plot(t,y1,t,y2,t,y3,t,y4,t