基于MATLAB的控制系統(tǒng)單位階躍響應(yīng)分析

1、電子科技大學(xué)中山學(xué)院學(xué)生實(shí)驗(yàn)報(bào)告學(xué)院： 機(jī)電工程學(xué)院 專(zhuān)業(yè)： 17自動(dòng)化 課程名稱(chēng)：自動(dòng)控制原理實(shí)驗(yàn)與仿真 班級(jí)： 姓名： 學(xué)號(hào)： 組別：實(shí)驗(yàn)名稱(chēng)：基于MATLAB的控制系統(tǒng)單位階躍響應(yīng)分析 實(shí)驗(yàn)時(shí)間： 成 績(jī)： 批改時(shí)間：一、 實(shí)驗(yàn)?zāi)康模?）學(xué)會(huì)使用MATLAB編程繪制控制系統(tǒng)的單位階躍響應(yīng)曲線(xiàn)。（2）研究二階控制系統(tǒng)中 ，wn對(duì)系統(tǒng)階躍響應(yīng)的影響。（3）掌握準(zhǔn)確讀取動(dòng)態(tài)特性指標(biāo)的方法。（4）分析二階系統(tǒng)閉環(huán)極點(diǎn)和閉環(huán)零點(diǎn)對(duì)系統(tǒng)動(dòng)態(tài)性能的影響。二、 實(shí)驗(yàn)條件實(shí)驗(yàn)設(shè)備：每人一臺(tái)計(jì)算機(jī)奔騰系列以上計(jì)算機(jī)，配置硬盤(pán)2G，內(nèi)存64M。 實(shí)驗(yàn)軟件：WINDOWS操作系統(tǒng)（WINDOWS XP 或WIN

2、DOWS 2000），并安裝MATLAB語(yǔ)言編程環(huán)境。 三、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容代碼、曲線(xiàn)及性能指標(biāo)：代碼sys=tf(100,1 3 0);sysc=feedback(sys,1);damp(sysc)step(sysc)曲線(xiàn)性能指標(biāo)Pole Damping Frequency Time Constant(rad/seconds) (seconds)-1.50e+00 + 9.89e+00i 1.50e-01 1.00e+01 6.67e-01-1.50e+00 - 9.89e+00i 1.50e-01 1.00e+01 6.67e-01閉環(huán)極點(diǎn)階躍響應(yīng)曲線(xiàn)10等幅振蕩10衰減振動(dòng)10衰減振動(dòng)10衰減振

3、動(dòng)兩實(shí)重根-1010單調(diào)上升兩不等實(shí)根 -5和-205,20單調(diào)上升曲線(xiàn)：結(jié)論：可見(jiàn)當(dāng)一定時(shí)，系統(tǒng)隨著阻尼比增大，閉環(huán)極點(diǎn)的實(shí)部在S左半平面的位置更加遠(yuǎn)離原點(diǎn)，虛部減小到0，超調(diào)量減小，調(diào)節(jié)時(shí)間縮短，穩(wěn)定性更好。曲線(xiàn)：結(jié)論：可見(jiàn)當(dāng)一定時(shí)，隨著增大，系統(tǒng)響應(yīng)加速，振蕩頻率增大，系統(tǒng)調(diào)整時(shí)間縮短，但是超調(diào)量沒(méi)有變化。代碼及曲線(xiàn)：代碼：sys=tf(10,1 2 10);step(sys)hold onsysc=tf(2,10,1 2 10);step(sysc)hold onsysx=tf(5,10,1 2 10);step(sysx)hold offtitle('單位階躍系統(tǒng)增加零點(diǎn)比較

4、');lab1='增加零點(diǎn)-2'text(1,1.8,lab1)lab2='增加零點(diǎn)-5'text(0.25,1.1,lab2)lab3='原系統(tǒng)'text(1.5,1.3,lab3)曲線(xiàn):結(jié)論：閉環(huán)零點(diǎn)使得超調(diào)量增大，峰值時(shí)間前移，且加入的零點(diǎn)越靠近虛軸，影響越明顯代碼及曲線(xiàn)：代碼：sys=tf(10,1 2 10);step(sys)hold onnum=50;den=conv(1,5,1 2 10);sysc=tf(num ,den);step(sysc)hold onnum1=20;den1=conv(1,2,1 2 10);sy

5、sx=tf(num1,den1);step(sysx)hold offtitle('單位階躍系統(tǒng)增加極點(diǎn)比較')lab1='原系統(tǒng)G(s)'text(1,1.3,lab1)lab2='增加極點(diǎn)-2'text(0.25,1.1,lab2)lab3='增加極點(diǎn)-5'text(0.95,0.771,lab3)結(jié)論：閉環(huán)極點(diǎn)使得超調(diào)量減小，峰值時(shí)間后移，且加入的極點(diǎn)越靠近虛軸，影響越明顯。四.實(shí)驗(yàn)作業(yè)要求（1）完成實(shí)驗(yàn)內(nèi)容中的實(shí)驗(yàn)，編寫(xiě)程序，記錄相關(guān)數(shù)據(jù)，并分析，得出結(jié)論。（2）總結(jié)閉環(huán)零極點(diǎn)對(duì)系統(tǒng)階躍響應(yīng)影響的規(guī)律。 五、 拓展思考代碼、曲線(xiàn)及性能指標(biāo)：代碼：num=conv(1,1,1,5);den=conv(1,2,1,1,1);G=tf(num,den);t=0:0.1:10;u=t+1;lsim(G,u,t),ho