實验二控制系统的时域分析.doc

实验二 控制系统的时域分析 姓名： 学号： 实验题目 2.2.1 试利用几种典型环节构成一个具有如指导书图2-2-30所示的阶跃响应特性的系统。 2.2.2 已知系统结构图，指导书图2-2-31，试编程完成下列要求： （1）令N（s）=0，绘制系统的单位阶跃响应曲线，标注系统的阶跃响应指标； （2）计算其闭环根，判定系统稳定性； （3）令N（s）=0，在输入量r（t）=l（t），2t时系统的稳态误差； （4）令R（s）=0，绘制N（s）=l（t）系统的阶跃响应曲线； （5）令R（s）=0，绘制N（s）=l（t）系统的误差曲线。 二、实验目的 在建立了系统的数学模型后，掌握用时域分析法直接在时间域中对系统进行分析，了解在MATLAB环境下获取系统时域响应和分析系统的动态性能和稳态性能的方法。 实验过程与结果 题2.2.1： 1、观察系统阶跃响应曲线图，选取典型环节： 2、通过观察，粗略计算出模型参数K=15，T=215，Tc=50，Td=500，τ=50。 用plot函数绘制响应曲线，并校验准确性。程序代码如下： x=[49.9 50 70 100 125 147 200 270 300 350 400 490 600 700 750]; y=[0 10 8 6 5.7 6 7.7 10 10.9 12 13 14 14.5 14.8 14.9]; plot(x,y,o) hold on plot(x,y,k) num1=15;den1=[215 1];g1=tf(num1,den1); num2=[500 0];den2=[50 1];g2=tf(num2,den2); g=g1+g2; hold on; [a,x]=step(g); plot(x+50,a,r) axis([0 750 0 18]) 结果如图1： 图1 系统阶跃响应曲线与校验曲线 4、修改参数，进行校验，找到准确度较高的传函模型。结果如图2。 图2 修改参数后的系统阶跃响应曲线与校验曲线 此时K=15.7，T=230，Tc=41，Td=410，τ=50 ，系统的传函为： 用Simulink建模，进行系统仿真，系统的仿真结构图如图3，输出波形如图4。 图3 系统的仿真结构图 图4 示波器所示仿真结果 题2.2.2： N（s）=0时，在MATLAB中应用连接函数的方法搭建系统模型，求出系统的传函： 用step函数求系统的单位阶跃响应，并标注峰值响应，调整时间，上升时间，稳态值等 阶跃响应指标。结果如图5。 图5 N（s）=0时系统的阶跃响应曲线和阶跃响应指标 用pzmap函数计算系统根： 系统闭环极点均位于左半平面，系统稳定。 4、求出系统的开环传函，进而计算系统的稳态误差： N（s）=0时，程序代码如下： n1=10;d1=[1 1 0];g1=tf(n1,d1); n2=[3 0];d2=1;g2=tf(n2,d2); g3=feedback(g1,g2); n=[1 1];d=[1 0];g4=tf(n,d); g5=series(g3,g4) g=feedback(g5,1) step(g) [p,z]=pzmap(g); rp=1;kp=dcgain(g5) essp=rp/(1+kp) [n5,d5]=tfdata(g5,v); rv=2;kv=dcgain([n5 0],d5) essv=rv/kv R（s）=0时，在MATLAB中应用连接函数的方法搭建系统模型，求出系统的传函： 用step函数绘制系统的单位阶跃响应曲线，结果如图6。 图6 R（s）=0时系统的阶跃响应曲线 求系统的误差传函，绘制系统的误差曲线，结果如图7。 图7 R（s）=0时系统的误差曲线 N（s）=0时，程序代码如下： n1=10;d1=[1 1 0];g1=tf(n1,d1); n2=[3 0];d2=1;g2=tf(n2,d2); n3=[1 1];d3=[1 0];g3=tf(n3,d3); g4=parallel(g2,g3); g=feedback(g1,g4) step(g); gopen=series(g1,g4); ge=1/(1+