MATLAB仿真实验全部

实验一 MATLAB 及仿真实验（控制系统的时域分析）

一、实验目的

学习利用MATLAB 进行控制系统时域分析，包括典型响应、判断系统稳定性和分析系统的动态特性；

二、预习要点

1、 系统的典型响应有哪些

2、 如何判断系统稳定性

3、 系统的动态性能指标有哪些

三、实验方法

（一） 四种典型响应

1、 阶跃响应：

阶跃响应常用格式：

1、)(sys step ；其中sys 可以为连续系统，也可为离散系统。

2、),(Tn sys step ；表示时间范围0---Tn 。

3、),(T sys step ；表示时间范围向量T 指定。

4、),(T sys step Y =；可详细了解某段时间的输入、输出情况。

2、 脉冲响应：

脉冲函数在数学上的精确定义：0

,0)(1)(0

〉==⎰∞

t x f dx x f 其拉氏变换为：)

()()()(1)(s G s f s G s Y s f === 所以脉冲响应即为传函的反拉氏变换。

脉冲响应函数常用格式： ① )(sys impulse ；

② );

,();,(T sys impulse Tn sys impulse ③ ),(T sys impulse Y =

（二） 分析系统稳定性

有以下三种方法：

1、 利用pzmap 绘制连续系统的零极点图；

2、 利用tf2zp 求出系统零极点；

3、 利用roots 求分母多项式的根来确定系统的极点

（三） 系统的动态特性分析

Matlab 提供了求取连续系统的单位阶跃响应函数step 、单位脉冲响应函数impulse 、零输入响应函数initial 以及任意输入下的仿真函数lsim.

四、实验内容

(一) 稳定性

1.系统传函为()27243645232345234+++++++++=

s s s s s s s s s s G ，试判断其稳定性

%Matlab 计算程序

num=[3 2 5 4 6];

den=[1 3 4 2 7 2];

G=tf(num,den);

pzmap(G);

p=roots(den) 2.用Matlab 求出2

53722)(2342++++++=s s s s s s s G 的极点。 %Matlab 计算程序

%求取极点

num=[1 2 2];

den=[1 7 3 5 2];

p=roots(den)

（二）阶跃响应

1. 二阶系统()10

2102++=s s s G 1）键入程序，观察并记录单位阶跃响应曲线

2）计算系统的闭环根、阻尼比、无阻尼振荡频率，并记录

3）记录实际测取的峰值大小、峰值时间及过渡过程时间，并填表：

由图1-3及其相关理论知识可填下表：3//πωπ==

d p t =

4）修改参数，分别实现1=ζ和2=ζ的响应曲线，并记录

5）修改参数，分别写出程序实现012

1w w n =和022w w n =的响应曲线，并记录 %Matlab 计算程序

第1）题：

4.52%(00.9)3.5

5%n s n t ζωζζω⎧∆=⎪⎪=<<⎨⎪∆=⎪⎩

%单位阶跃响应曲线

clc

clear

num=[10];

den=[1 2 10];

step(num,den);

title('Step Response of G(s)=10/(s^2+2s+10)');

hold on

t=[0::6];

y1=;

plot(t,y1)

第2）题：

%计算系统的闭环根、阻尼比、无阻尼振荡频率num=[10];den=[1 2 10];

G=tf(num,den);

[wn,z,p]=damp(G);

第4）题：

%kosi=1阶跃响应曲线

wn=sqrt(10);

kosi=1;

G=tf([wn*wn],[1 2*kosi*wn wn*wn]);

step(G);

title('Step Response of kosi=1');

%kosi=2的阶跃响应曲线

wn=sqrt(10);

kosi=2;

G=tf([wn*wn],[1 2*kosi*wn wn*wn]);

step(G);

title('Step Response of kosi=2');

第5）题：

%wn1=的阶跃响应曲线

w0=sqrt(10);

kosi=1/sqrt(10);

wn1=*w0;

G=tf([wn1*wn1],[1 2*kosi*wn1 wn1*wn1]);

step(G);

title('Step Response of wn1=');

%wn2=2w0的阶跃响应曲线

w0=sqrt(10);kosi=1/sqrt(10);wn2=2*w0;

G=tf([wn2*wn2],[1 2*kosi*wn2 wn2*wn2]);

step(G);

title('Step Response of wn2=2w0');