控制系统时间响应分析”实验报告

实验一、“控制系统时间响应分析”实验报告

、实验类型

验证性实验

、实验目的

1、求系统在时间常数 T 不同取值时的单位脉冲、单位阶跃响应和任意输入响应， 熟悉系统

时间响应的定义和图形曲线

2、求系统的上升时间、峰值时间、最大超调量和调整时间等性能指标，熟悉系统瞬态性 能指标的定义。

三、 实验仪器与设备（或工具软件）

计算机，MATLAB 软件

四、 实验内容、实验方法与步骤

已知系统传递函数

1、 求系统在时间常数 T 不同取值时的单位脉冲、单位阶跃响应和任意输入响应。 应用impulse 函数，可以得到 T =0 ,T =0.0125、T =0.025时系统单位脉冲响应；应用

step 函数，同样可以得到

T =0 ,T =0.0125、T =0.025时系统单位阶跃响应。

2、 求系统的瞬态性能指标 五、实验结果

1、系统在时间常数 T 不同取值时的单位脉冲、单位阶跃响应和任意输入响

t=[0:0.01:0.8];%仿真时间区段 n G=[50];

tao=0; dG=[0.05 1+50*tao 50]; G1=tf(nG,dG); tao=0.0125; dG=[0.05 1+50*tao 50]; G2=tf(nG,dG); tao=0.025; dG=[0.05 1+50*tao 50]; G3=tf(nG,dG);% 三种 T 值下，系统的传递函数模

型

[y1,T]=impulse(G1,t);[y1a,T]=step(G1,t); [y2,T]=impulse(G2,t);[y2a,T]=step(G2,t);

[y3,T]=impulse(G3,t);[y3a,T]=step(G3,t);% 系统响应 subplot(131),plot(T,y1,'--',T,y2,'-.',T,y3,'-') lege nd('tao=0','tao=0.0125','tao=0.025') xlabel('t(sec)'),ylabel('x(t)');grid on; subplot(132),plot(T,y1a,'--',T,y2a,'-.',T,y3a,'-') lege nd('tao=0','tao=0.0125','tao=0.025') grid on ;xlabel('t(sec)'),ylabel('x(t)');% 产生图形

t=[0:0.01:1];u=si n(2*pi*t);%

仿真时间区段和输入

G(s)

50 ______

0.05s (1 )s 50

Tao=0.025;

nG=[50]; dG=[0.05 1+50*tao 50]; G=tf(nG,dG);%

系统传递函数模型

y=lsim(G,u,t); % 求系统响应plot(t,u,'--',t,y,'-',t,u'-y,'-.','l in ewidth',1)

lege nd('u(t)','xo(t)','e(t)')

grid; xlabel('t(sec)'),ylabel('x(t)');% 产生图形

t=[0:0.01:1];u=si n(2*pi*t);

tao=0.025;

n G=[50];dG=[0.05 1+50*tao 50];G=tf( nG,dG); y=lsim(G,u,t);

subplot(133),plot(t,u,'--',t,y,'-',t,u-y','-.','li newidth',1) lege nd('u(t)','xo(t)','e(t)') grid

on ;xlabel('t(sec)'),ylabel('x(t)');

系统在时间常数T不同取值时的单位脉冲、单位阶跃响应和任意输入响应

匍启• ........ 4- -------------------------------- k

Oil CL4 QS I Q3

2、系统的瞬态性能指标

t=0:0.001:1; %设定仿真时间区段和误差限

yss=1;dta=0.02;

tao=0; dG=[0.05 1+50*tao 50]; G1=tf( nG,dG);

tao=0.0125; dG=[0.05 1+50*tao 50]; G2=tf( nG,dG);

tao=0.025; dG=[0.05 1+50*tao 50]; G3=tf(nG,dG); % 三种T值下，系统的传递函数模型y1=step(G1,t);

y2=step(G2,t);

y3=step(G3,t); % 三种T值下，系统的单位阶跃响应

r=1;while y1(r)

tr1=(r-1)*0.001; %T =0时的上升时间

[ymax,tp]=max(y1);tp 仁(tp-1)*0.001;% 峰值时间

mp1=(ymax-yss)/yss;% 最大超调量

s=1001;while y1(s)>1-dta &y1(s)<1+dta;s=s-1;e nd

ts1=(s-1)*0.001;% 调整时间

r=1;while y2(r)

tr2=(r-1)*0.001;[ymax,tp]=max(y2);

tp2=(tp-1)*0.001;mp2=(ymax-yss)/yss;

s=1001;while y2(s)>1-dta &y2(s)<1+dta;s=s-1;e nd

ts2=(s-1)*0.001;% T =0.0125 的性能指标

r=1;while y3(r)

tr3=(r-1)*0.001;[ymax,tp]=max(y3);

tp3=(tp-1)*0.001;mp3=(ymax-yss)/yss;

s=1001;while y3(s)>1-dta &y3(s)<1+dta;s=s-1;e nd

ts3=(s-1)*0.001;% T =0.025的性能指标

[tri tp1 mp1 ts1;tr2 tp2 mp2 ts2;tr3 tp3 mp3 ts3]% 显示

ans =

0.0640 0.0780 0.1070 0.1050

0.1160

0.1410

0.3509

0.1523

0.0415

0.3530

0.2500

0.1880