控制工程原理：系统时间响应分析仿真

学生实验报告（理工类）

a课程名称：控制工程原理专业班级：学生学号：学生姓名：所属院部：机电工程学院指导教师：卢军锋2019——2020学年第1学期金陵科技学院教务处制实验项目名称：系统时间响应分析仿真实验学时：2同组学生姓名：实验地点：C106实验日期：2019.12.01实验成绩：批改教师：卢军锋批改时间：一、实验目的和要求(1) 学会使用MATLAB软件绘制控制系统单位阶跃响应曲线。(2) 研究阻尼比以及振荡频率对阶跃响应的影响。(3) 掌握准确读取动态性能指标的方法。二、实验仪器和设备计算机MATLAB软件。三、实验过程1、求单位阶越响应函数step()有两种调用方法step(sys1,sys2,……,t)，step(num,den,t)此处要对t付值，可以直接画图或[y,t]=step(sys1，t)然后进行plot(t,y)画图。2、求任意输入的响应曲线是lsim(sys,u,t)或lsim(sys1,sys2,……,u,t)或[y,t]=lsim(sys1,sys2,sys3,…….t),然后进行plot(t,y)画图。3、现在求的阶越响应，分析阻尼比对系统影响4、阻尼比为0.25，ωn=10，30，50的阶越响应，并总结出无阻尼振荡频率对系统的影响。阻尼比为0.5，ωn=5,输入信号为5+2t，t取（0:0.1:2）求输出曲线。实验结果与分析1.单位阶越响应函数设传递函数为编写MATLAB程序如下：sys=tf(1,[10-1]);step(sys,'-r')输出图像：图1单位阶跃响应曲线2.任意输入的响应曲线传递函数时间区间为；输入为。编写MATLAB程序如下：sys=tf(1,[10-1]);t=0:0.05:5;u=sin(t);lsim(sys,u,t,'-r')输出图像：图2任意输入的响应曲线3.求指定传递函数的阶跃响应，分析阻尼比对系统的影响指定传递函数为阻尼比ζ分别为0，0.25，0.5，0.75，1，1.25。编写MATLAB程序如下：num=100;forsigma=0:0.25:1.25den=[12*sigma*10100];sys=tf(num,den);step(sys,2)holdonendgridholdofflab1='si=0';text(0.3,1.9,lab1),lab2='si=0.25';text(0.3,1.5,lab2),lab3='si=0.5';text(0.3,1.2,lab3),lab4='si=0.75';text(0.3,1.05,lab4),lab5='si=1';text(0.3,0.9,lab5),lab6='si=1.25';text(0.3,0.8,lab6),输出图像：图3各阻尼比下的阶跃响应曲线分析：从图3可见，只有当阻尼比超过1后，系统阶跃响应曲线的超调量最小，系统最稳定。4.阻尼比为0.25，ωn=10，30，50的阶越响应，总结无阻尼振荡频率对系统的影响传递函数为阻尼比ζ=0.25；无阻尼振荡频率ωn=10，30，50。编写MATLAB程序如下：sigma=0.25;forwn=10:20:50num=wn^2;den=[12*sigma*wnwn^2];sys=tf(num,den);step(sys,2)holdonendgridholdofflab1='wn=10';text(0.35,1.4,lab1),lab2='wn=30';text(0.12,1.3,lab2),lab3='wn=50';text(0.05,1.2,lab3)输出图像：图4各振荡频率下的阶跃响应曲线图4可见，自然频率影响了系统阶跃响应的周期，当为50的时候，系统响应迅速，振荡频率大。5.5、 阻尼比为0.5，ωn=5,输入信号为5+2t，t取（0:0.1:2），求响应曲线传递函数