实验二-典型节的时域分析和频域分析.doc

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实验二-典型节的时域分析和频域分析

实验名称:典型环节的时域分析和频域分析 实验目的: (1) 了解、掌握matlab模拟典型环节的基本方法,包括:比例环节、积分环节、一阶微分环节、惯性环节和振荡环节等。 (2) 熟悉各种典型环节的阶跃响应曲线和频域响应曲线 (3) 了解参数变化对动态特性的影响 实验要求: (1) 一人一机,独立完成实验内容 。 (2) 根据实验结果完成实验报告,并用A4纸打印后上交。 时间:2013年11月21日 地点:信自楼234 实验报告: 比例环节的时域分析和频域分析 比例环节的传递函数: (1) 当k=1:3:10时,绘制系统的阶跃响应曲线,分析k值的影响情况。 程序:for k=1:3:10; num=k;den=1;G=tf(num,den); figure(1);step(G); hold on; %打开第1个图形窗口,绘制系统的阶跃响应曲线 end figure(1); legend(k=1,k=4,k=7,k=10); 曲线: 结果分析: 时域响应的结果就是把输入信号放大k倍。如图,输入信号为幅值为1的阶跃信号,因此,输出是幅值为k的阶跃信号。 (2)  当k=1:3:10时,绘制系统的频率曲线,分析k值的影响情况。 程序:for k=1:3:10; num=k;den=1;G=tf(num,den); figure(1);bode(G);hold on; %打开第1个图形窗口,绘制系统的阶跃响应曲线 end figure(1); legend(k=1,k=4,k=7,k=10); 曲线: 结果分析: 比例环节对幅频有影响,输出信号的幅值为输入信号的20*lgk倍。 比例环节对相位没有影响,如图显示,相位特性为一条0度的水平线。 积分环节的时域分析和频域分析 积分环节的传递函数: (1) 当k=1:3:10时,绘制系统的阶跃响应曲线,分析曲线特点。 程序:for k=1:3:10; num=k;den=[1,0];G=tf(num,den); figure(1);step(G); hold on; %打开第1个图形窗口,绘制系统的阶跃响应曲线 end figure(1); legend(k=1,k=4,k=7,k=10); 曲线: 结果分析: 曲线从零点开始呈逐渐增大的趋势。积分环节的输出量反映了输入量随时间的积累,时间常数越大,积累速度越快。 绘制系统的频率特性曲线,分析积分环节的幅值和相位特性。 程序:for k=1:3:10; num=k;den=[1,0];G=tf(num,den); figure(1); grid;margin(G); hold on; %打开第1个图形窗口,绘制系统的阶跃响应曲线 end figure(1); legend(k=1,k=4,k=7,k=10); 曲线: 结果分析: 比例环节对幅频有影响,输出信号的幅值为输入信号的20*lgk倍。 比例环节对相位没有影响,如图显示,相位特性为一条10度的斜线。 积分环节对幅频特性有影响;对相频特性无影响,相频特性为直线。 一阶微分环节的时域分析和频域分析 一阶微分环节的传递函数: (1) 绘制系统的阶跃响应曲线,分析曲线特点。 程序:for T=1:3:10; num=[T,1];den=[0.0001,1];G=tf(num,den); figure(1);step(G);hold on; %打开第1个图形窗口,绘制系统的阶跃响应曲线 end figure(1); legend(k=1,k=4,k=7,k=10); 曲线: 结果分析: 在k值变化的情况下,频率响应曲线随k值的增大,逐渐上移。 频率响应曲线随着时间变化呈现出逐渐下降并趋于0的趋势 (2) 当T=1:3:10时,绘制系统的频率特性曲线,分析频率响应的特点,以及T值的作用。 程序:for T=1:3:10; num=[T,1];den=[0.0001,1];G=tf(num,den); figure(1);margin(G);hold on; %打开第1个图形窗口,绘制系统的阶跃响应曲线 end figure(1); legend(k=1,k=4,k=7,k=10); 曲线: 结果分析: 一阶微分环节对幅频有影响,输出信号的幅值为输入信号的20*lgk倍。 比例环节对相位有影响,如图显示,相位特性为一条曲线。 惯性环节的时域分析和频域分析 惯性环节的传递函数: (1)  当T=1:3:10时,绘制系统的阶跃响应曲线,分析曲线特点,分析T值与响应到达稳态值时间的关系。 程序:for T=1:3

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