实验五_线性系统时域响应仿真分析.docVIP

MATLAB实验报告 学生姓名：王朝 学号：1314080213 专业班级：电子信息科学与技术二班 实验类型：□ 验证 综合 □ 设计 □ 创新 实验日期： 实验成绩： 实验名称 实验5线性系统时域响应仿真分析 二．实验目的 1. 熟悉MATLAB软件分析系统时域响应方法。通过观察典型二阶系统在单位阶跃、脉冲、斜坡信号作用下的动态特性，熟悉各种典型的响应曲线。 2. 通过二阶系统定性及定量了解参数变化对动态特性的影响。分析参数变化时对系统响应的影响。 方法： 1. 一阶系统阶跃响应： 图示RC网络为一阶系统 图 研究图所示电路其运动方程为 式中T=RC为时间常数.当初始条件为零时,其传递函数为 若R=1Ω，C=0.01F, 则T=RC=0.01s。 (s)= 1/(0.01s+1) 求单位阶跃响应的MATLAB程序如下： [设 K=1、 T=0.01 ] % Example clear clear all num=[1]； den=[0.01 1]； step(num,den)  图5-2 2. 求当K=1, T=0.1, 0.5, 1 , 2s时的阶跃响应，记录曲线列表求出 ts并分析。 [为读数方便，可加入step(num,den)；grid on。数据可保留两位有效数字] （二）位置随动系统可以用如下二阶系统模型描述： ωn—自然频率, ξ—相对阻尼系数 1．试绘制ωn=6, ξ=0.2, 0.4, …… 1.0, 2.0时的单位阶跃响应。 MATLAB程序： % Example 2.1 wn=6; kosi=[0.1:0.2:1.0 ,2.0]； figure(1) hold on for kos=kosi num=wn.^2； den=[1,2*kos*wn,wn.^2]； step(num,den) end title(‘Step Response’) hold off 2．绘制典型二阶系统 ,当ξ=0.7, ωn=2, 4, 6, 8时的单位阶跃响应。 MATLAB程序： % Example 2.2 w=[2:2:8]； kos=0.5； figure(1) hold on for wn=w num=wn.^2； den=[1,2*kos*wn,wn.^2]； step(num,den) end title(‘Step Response’) hold off 要求记录1、2曲线波形,并求相应的σ%、tr、ts、tp列表分析实验 结果，讨论参数变化对系统的影响。 3．求二阶系统的ξ=0.5, ωn=10时的单位冲激响应。 MATLAB程序： %Example 2.3 % wn =10； kos=0.5； figure(1) num=wn.^2； den=[1,2*kos*wn, wn.^2]； impulse(num,den) title(‘Impulse Response’)； 记录曲线波形并求ts、tp。 4．求高阶系统的单位阶跃响应: MATLAB程序： % Example 2.4 num=[3 15 21]； den=[1 6 8 4 1]； step (num,den);grid title(‘ Step Response’) 记录3、4波形并求σ%、tr、ts、tp。 上述程序如加语句： [z, p]=tf2zp(num,den) 则可以求出零极点，从而可判断系统的稳定性。 PC微机 MATLAB系统 实验内容和步骤 1．试绘制ωn=6, ξ=0.2, 0.4, …… 1.0, 2.0时的单位阶跃响应。 σ% tr ts tp ξ=0.2 52.6% 0.205 3.26 1.53 ξ=0.4 25.4% 0.246 1.4 1.25 ξ=0.6 9.47% 0.31 0.991 1.09 ξ=0.8 1.51% 0.412 0.626 1.02 ξ=1.0 0.56 0.972 ξ=2