试用simulink仿真H(s)系统的阶跃响应 信号与系统
simulink电路传递函数
simulink电路传递函数Simulink电路传递函数Simulink是一种常用的工具，用于建模、仿真和分析动态系统。
在Simulink中，电路传递函数是一项重要的概念，它可以帮助我们描述和分析电路的性能和特性。
本文将介绍Simulink电路传递函数的基本概念以及如何使用Simulink进行电路传递函数的建模和仿真。
一、电路传递函数的基本概念在电路中，传递函数是描述输入信号和输出信号之间关系的数学表达式。
它可以用于分析电路的频率响应、稳定性以及其他性能指标。
传递函数通常以符号“H”表示，其中H(s)表示系统的传递函数，s 是复变量。
二、Simulink中的电路传递函数建模在Simulink中，我们可以使用Transfer Fcn模块来建立电路传递函数模型。
该模块可以根据给定的传递函数表达式自动生成对应的模型。
以一个简单的RC电路为例，我们可以使用传递函数来描述其频率响应。
假设RC电路的传递函数为H(s) = 1/(RCs+1)，其中R为电阻值，C为电容值。
我们可以在Simulink中建立一个Transfer Fcn 模块，并设置传递函数表达式为1/(RCs+1)。
这样，我们就成功建立了RC电路的传递函数模型。
三、Simulink中的电路传递函数仿真在Simulink中建立了电路传递函数模型之后，我们可以进行仿真来分析电路的性能。
Simulink提供了强大的仿真工具，可以模拟电路的时域响应、频率响应等。
对于上述的RC电路，我们可以输入一个正弦波信号作为输入信号，然后通过仿真来观察输出信号的变化。
通过仿真结果，我们可以得到电路的幅频响应曲线、相频响应曲线等信息。
这些信息可以帮助我们了解电路的特性，进而优化电路设计。
四、Simulink中的电路传递函数分析Simulink不仅提供了建模和仿真的功能，还可以进行电路传递函数的分析。
通过Simulink的分析工具，我们可以计算电路的频率响应、阶跃响应、脉冲响应等。
MATLABSimulink与控制系统仿真实验报告
MATLABSimulink与控制系统仿真实验报告MATLAB/Simulink与控制系统仿真实验报告姓名：喻彬彬学号：K031541725实验1、MATLAB/Simulink仿真基础及控制系统模型的建立一、实验目的1、掌握MATLAB/Simulink仿真的基本知识；2、熟练应用MATLAB软件建立控制系统模型。
二、实验设备电脑一台；MATLAB仿真软件一个三、实验内容1、熟悉MATLAB/Smulink仿真软件。
2、一个单位负反馈二阶系统，其开环传递函数为G(s)10。
用Simulink建立该s23s控制系统模型，用示波器观察模型的阶跃响应曲线，并将阶跃响应曲线导入到MATLAB 的工作空间中，在命令窗口绘制该模型的阶跃响应曲线。
3、某控制系统的传递函数为Y(s)G(s)s50。
用Simulink建其中G(s)2X(s)1G(s)2s3s立该控制系统模型，用示波器观察模型的阶跃响应曲线，并将阶跃响应曲线导入到MATLAB的工作空间中，在命令窗口绘制该模型的阶跃响应曲线。
4、一闭环系统结构如图所示，其中系统前向通道的传递函数为20，而且前向通道有一个[-，]的限幅环节，图中用N 表G(s)s12s20s示，反馈通道的增益为，系统为负反馈，阶跃输入经倍的增益作用到系统。
用Simulink建立该控制系统模型，用示波器观察模型的阶跃响应曲线，并将阶跃响应曲线导入到MATLAB的工作空间中，在命令窗口绘制该模型的阶跃响应曲线。
四、实验报告要求实验报告撰写应包括实验名称、实验内容、实验要求、实验步骤、实验结果及分析和实验体会。
五、实验思考题总结仿真模型构建及调试过程中的心得体会。
1题1、利用Simulink的Library窗口中的【File】→【New】，打开一个新的模型窗口。
分别从信号源库、输出方式库、数学运算库、连续系统库中，用鼠标把阶跃信号发生器、示波器、传递函数和相加器4个标准功能模块选中，并将其拖至模型窗口。
自动控制原理 实验三SIMULINK环境下典型环节阶跃响应仿真及分析
课程名称自动控制原理实验序号实验三实验项目SIMULINK环境下典型环节阶跃响应仿真及分析实验地点实验学时实验类型操作性指导教师实验员专业 _______ 班级学号姓名年月日教师评语一、实验目的及要求1、初步了解MATLAB中SIMULINK的使用方法；2、了解SIMULINK下实现典型环节阶跃响应方法；3、定性了解各参数变化对典型环节动态特性的影响。
二、实验原理与内容三、实验软硬件环境装有MATLA软件的电脑四、实验过程（实验步骤、记录、数据、分析）1、按下列各典型环节的传递函数，建立相应的SIMULINK仿真模型，观察并记录其单位阶跃响应波形。
（1）比例环节G1（s）=1和G2(s)=2;比例环节G1（s）=1的实验结果：比例环节G2（s）=2的实验结果：结果分析：由以上阶跃响应波形图知，比例环节的输出量与输入量成正比，比例系数越大，输出量越大。
(2) 惯性环节G1（s）=1/(s+1)和G2（s）=1/(0.5s+1)惯性环节G1（s）=1/(s+1)的实验结果：惯性环节G1（s）=1/(0.5s+1)的实验结果：结果分析：由以上单位阶跃响应波形图知，惯性环节使输出波形在开始的时候以指数曲线上升，上升速度与时间常数有关，时间常数越小响应越快。
（3）积分环节G（s）=1/s（4）微分环节G（s）=s（5）比例+微分（PD）G1（s）=s+2和G2（s）=s+1G1（s）=s+2的实验结果：G2（s）=s+1的实验结果：结果分析：由以上单位阶跃响应波形图知，比例作用与微分作用一起构成导前环节，输出反映了输入信号的变化趋势，波形也与时间常数有关。
（6）比例+积分（PD）G1（s）=1+1/s和G2（s）=1+1/2sG1（s）=1+1/s的实验结果：G2（s）=1+1/2s的实验结果：结果分析：由以上单位阶跃响应波形图知，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。
实验结果：结果分析：由以上单位阶跃波形知，当ξ=0时，系统的单位阶跃响应为不衰减；随着阻尼ξ的减小，其振荡特性表现的愈加强烈，当ξ的值在0.2-0.7之间时，过渡过程时间较短，振荡不太严重；当ξ=1时，响应慢。
实验二-Simulink仿真实验
实验二Simulink仿真实验一、实验目的：1、学会使用Matlab软件中的Simulink仿真工具。
2、了解二阶系统瞬态响应指标的意义其计算。
二、实验内容及原理1、用Matlab仿真（simulink）图示系统输入单位阶跃信号1(t)的响应，分析响应曲线的稳态响应X oss(t)，振荡频率ωd(rad/s)，超调量M p，峰值时间t p，进入稳态值+5%误差带的调整时间t s。
三、实验步骤：1、使用Matlab软件，进入Simulink编辑画面。
2、用Linear，Sinks，Sources,模块库建立系统的函数方块图。
3、运行Simulink。
4、记录输出曲线，分析实验结果。
四．分析实验结果，写出实验报告。
Step ResponseTim e (sec)A m p l i t u d e 00.20.40.60.811.21.41.61.8System : sys Rise Tim e (sec): 1.11System : sys P eak am plitude: 1.73Overshoot (%): 72.9At tim e (sec): 3.2System : sysSettling Tim e (sec): 38.4G1=tf([100],[50 4 0]);H1=tf(0.02,1);disp('负反馈系统闭环传递函数为：')sys=feedback(G1,H1)step(sys,1:0.1:200)实验三 频域分析实验一、 实验目的学会使用Matlab 绘制系统Nyquist 图和Bode 图。
二、 实验内容及原理两单位负反馈控制系统开环传递函数分别为： )5)(1(5)(1++=s s s s G 和)1()1(10)(22-+=s s s s G 1、 利用Matab 软件画出开环Nyquist 曲线。
2、 利用Matab 软件画出开环系统Bode 图，求开环频域指标：剪切频率ωc 、相位穿越频率ωg 、相位裕量γ和幅值裕量K g 。
实验三 SIMULINK环境下典型环节阶跃响应仿真及分析
（7）设仿真过程参数：SIMULATION 菜单\PARAMETERS 菜单项。 其中： Start Time 为仿真开始时间， Stop time 为仿真终止时间， Mix Step Size 为仿真最小步长。 Max Step Size 为仿真最大步长。， Tolerance 为仿真精度。 仿真开始前应对 Stop Time 进行修改，如改为 10 秒，50 秒或 200 秒，再根据实际情况进行 调整。
012??ssg积分环节ssg11?微分环节ssg?1比例微分环节pd21??ssg和12??ssg比例积分环节pissg111??和ssg2112??2对典型二阶系统4442???szssg进行仿真分别取00205071观察p?和ts的变化情况
实验三 SIMULINK 环境下典型环节阶跃响应仿真及分析
3.实验总结 初步了解 MATLAB 中 SIMULINK 的使用方法，了解 SIMULINK 下实现典型环节阶跃响应 方法。定性了解各参数变化对典型环节动态特性的影响，实现了实验目的。
S
s2 ，则令 2 s 3s 4
2
为[1]；
Denominator 为[1，0]； 例 3-3：要将传递函数变为振荡环节： Denominator 为[1，1，1]； （在此传函中阻尼系数ζ为 0.5） 例 3-4：要将传递函数变为实际微分环节：
1 ，则令 Numerator 为[1]； s s 1
2
s ，则令 Numerator 为[1，0]； s 1
Denominator 为[1，1]；
实际微分环节的传递函数为:
K d Td s 1 Td s
分子分母同除以 Td,则为
Kd s s 1 / Td
因此,上式中分子 s 的系数即为 Kd 值,分母中常数项为 Td 的倒数． （6）用鼠标将 step、transfer fcn 及 scope 模块连接。如下图所示：
试用simulink仿真H(s)系统的阶跃响应 信号与系统
电子信息与电气工程系课程设计报告设计类型：课程设计\综合设计设计题目：信号系统MATLAB仿真系别：电子信息与电气工程系年级专业：09通信工程（2）学号：0905076042 0905076040学生姓名：乔宽韩丰指导教师：纪平2011 年12 月25 日信号与系统项目设计报告需求分析设计题目：试用simulink仿真H（s）系统的阶跃响应。
设计要求：分别用系统函数和系统模拟完成。
功能分析：由分析可知该系统是一个稳定的闭环系统。
所谓，闭环系统就是将输出信号全部或部分返回到系统的输入端与输入信号叠加并且具有反馈的系统叫闭环系统。
该系统又是一个稳定系统。
像这样的系统在自动控制中经常见到。
这类系统通常实现系统的自动控制，即实现自动调节，还有系统中局部单元性能发生劣化时，负反馈可使总系统的性能不发生大的变化。
例如，宇宙飞船上的恒温箱的温度自动控制装置。
由于该系统是稳定的，因此该系统的阶跃响应会最终趋向一个确定的值。
原理分析和设计原理：由阶跃函数与冲击函数的关系可知，两者在S域的关系，然后求的S(s)。
最后，用拉普拉斯逆变换可求得H（s）系统的阶跃响应S(t)。
用MATLAB的仿真系统SIMULINK仿真此系统。
系统图1计算：根据计算S（s）然后求得s(t)。
2002233121()()(56)21123()(2)(3)23由有理式的部分分式展开法可求得：12111()||(2)(3)612132()||2(3)212153()||3(2)321()(s s s s s s s S s H s ss ss s k k k S s s s s ss s s k S s ss s s k S s s s s s k S s s s s s S s s s ===-=-=-=-+=∙=+++==+++++++=∙==+++=∙==+++-=∙==+++=231356232)(3)23由拉普拉斯逆变换得：135s ()()()()623tts ss s t t et et ξξξ---=++++++-=++详细设计设计思路：因此。
《自动控制原理》实验报告 典型环节的阶跃响应
成绩：＿＿＿＿大连工业大学《自动控制原理》实验报告实验1 典型环节的阶跃响应专业名称：自动化班级学号：自动化10I－JK学生姓名：ABCD指导老师：EFGH实验日期：年月日一、实验目的1、熟悉各种典型环节的阶跃响应曲线；2、了解参数变化对典型环节动态特性的影响。
二、实验原理实验任务1、比例环节（K）从图0-2的图形库浏览器中拖曳Step（阶跃输入）、Gain（增益模块）、Scope（示波器）模块到图0-3仿真操作画面，连接成仿真框图。
改变增益模块的参数，从而改变比例环节的放大倍数K，观察它们的单位阶跃响应曲线变化情况。
可以同时显示三条响应曲线，仿真框图如图1-1所示。
2、积分环节（1Ts）将图1-1仿真框图中的Gain（增益模块）换成Transfer Fcn （传递函数）模块，设置Transfer Fcn（传递函数）模块的参数，使其传递函数变成1Ts型。
改变Transfer Fcn（传递函数）模块的参数，从而改变积分环节的T，观察它们的单位阶跃响应曲线变化情况。
仿真框图如图1-2所示。
3、一阶惯性环节（11 Ts+）将图1-2中Transfer Fcn（传递函数）模块的参数重新设置，使其传递函数变成11Ts+型，改变惯性环节的时间常数T，观察它们的单位阶跃响应曲线变化情况。
仿真框图如图1-3所示。
4、实际微分环节（1KsTs +） 将图1-2中Transfer Fcn （传递函数）模块的参数重新设置，使其传递函数变成1KsTs +型，（参数设置时应注意1T ）。
令K 不变，改变Transfer Fcn （传递函数）模块的参数，从而改变T ，观察它们的单位阶跃响应曲线变化情况。
仿真框图如图1-4所示。
5、二阶振荡环节（2222nn ns s ωξωω++） 将图1-2中Transfer Fcn （传递函数）模块的参数重新设置，使其传递函数变成2222nn ns s ωξωω++型（参数设置时应注意01ξ<<），仿真框图如图1-5所示。
实验报告 5 Simulink仿真
实验五 Simulink 仿真（一）一、实验目的1、熟悉Simulink 仿真环境2、了解Simulink 基本操作3、了解Simulink 系统建模基本方法3、熟悉Simulink 仿真系统参数设置和子系统封装的基本方法 二、实验内容1、在matlab 命令窗口中输入simulink,观察其模块库的构成；2、了解模块库中常用模块的使用方法；3、已知单位负反馈系统的开环传递函数为)20)(1(2100+++=s s s s G建立系统的模型，输入信号为单位阶跃信号，用示波器观察输出。
4、建立一个包含Gain 、Transfer Fcn 、Sum 、 Step 、Sine Wave 、Zero-Pole 、Integrator 、Derivative 等模块构成的自定义模块库Library1；5、建立如图7-12所示的双闭环调速系统的Simulink 的动态结构图，再把电流负反馈内环封装为子系统，建立动态结构图。
三、实验结果及分析：图5-1图5-2图5-3图5-4双闭环调速系统的Simulink的动态结构图图5-5把电流负反馈内环封装为子系统的动态结构图双击Subsystem模块，编辑反馈电流环Subsystem子系统，如图5-6所示：图5-6分析：Simulink是Mathworks开发的MATLAB中的工具之一，主要功能是实现动态系统建模、仿真与分析。
可以在实际系统制作出来之前，预先对系统进行仿真与分析，并可对系统做适当的适时修正或按照仿真的最佳效果来调试及整定控制系统的参数，达到提高系统性能。
减少涉及系统过程中的反复修改的时间、实现高效率地开发系统的目标。
Simulink提供了建模、分析和仿真各种动态系统的交互环境，包括连续系统、离散系统和混杂系统，还提供了采用鼠标拖放的方法建立系统框图模型的图形交互界面。
典型环节的阶跃响应simulink 仿真图
自控原理MATLAB实验学校：*********作者：李新华Transfer Fcn20.2s+1StepScope 5Scope 4Scope 3Scope 2Scope 1ScopeIntegrator 21s Integrator 11s Integrator1s Gain 80.5Gain 71Gain 65Gain 52Gain 40.01Gain 310Gain 22Gain 110Gain 2Derivative 1du /dt Derivativedu /dt Add 2Add 1Add图一 典型环节的阶跃响应simulink 仿真图图二比例环节图三积分环节图四比例积分环节图五比例微分环节图六比例微积分环节图七惯性环节wn=10;kosi=[0,0.25,0.5,0.7,1,2]; %阻尼比分别为0,0.25,0.5,0.7,1,2 num=wn^2; figure(1) hold onfor i=1:6; %求阻尼比分别为0,0.25,0.5,0.7,1,2时的单位阶跃响应 den=[1,2*kosi(i)*wn,wn^2]; t=[0:0.01:4]; step(num,den,t) end hold offtitle('step response') %标题为step response00.51 1.52 2.53 3.540.20.40.60.811.21.41.61.82step responseTi m e (sec)A m p l i t u d eξ=0ξ=0.25ξ=0.5ξ=0.7ξ=1ξ=2图八 ωn 一定ξ变化时系统单位阶跃响应曲线wn=[2,4,6,8,10,12]; %以2为最小值，12为最大值，步长为2 kosi=0.707; figure(1) hold on for i=1:6num=wn(i)^2; %分别求wn 为2,4,6,8,10,12时的单位阶跃响应 den=[1,2*kosi*wn(i),wn(i)^2]; t=[0:0.01:4]; step(num,den,t) end hold offtitle('step response') %标题为step response00.51 1.52 2.53 3.540.20.40.60.811.21.4step responseTi m e (sec)A m p l i t u d eωn=2ωn=4ωn=6ωn=8ωn=10ωn=12图九 ξ一定ωn 变化时系统单位阶跃响应曲线num=[10];den=[0.02 0.3 1 0];[nc,dc]=cloop(num,den,-1); sys=tf(nc,dc); step(sys)Step ResponseTime (sec)A m p l i t u d e0246810120.20.40.60.811.21.41.61.8System: sysPeak amplitude: 1.7Overshoot (%): 69.9At time (sec): 0.607System: sysRise Time (sec): 0.205System: sysSettling Time (sec): 7.51System: sys Final Value: 1图一 原系统的单位阶跃响应曲线程序二：G=tf([10],[0.02 0.3 1 0]); %建立开环系统模型 figure(1) %绘制伯德图 bode(G);Bode DiagramFrequency (rad/sec)-150-100-5050M a g n i t u d e (d B )System : GGain M argin (dB): 3.52At frequency (rad/sec): 7.07Closed Loop Stable? Yes10-110101102103-270-225-180-135-90P h a s e (d e g )System : GP hase M argin (deg): 11.4Delay M argin (sec): 0.0349At frequency (rad/sec): 5.72Closed Loop Stable? Yes图二 原系统的Bode 图G=tf([10],[0.02 0.3 1 0]); %建立开环系统模型 figure(1)nyquist(G); %绘制奈奎斯特图Nyquist DiagramReal AxisI m a g i n a r y A x i s-3-2.5-2-1.5-1-0.50-40-30-20-1010203040System: GP hase Margin (deg): 11.4Delay Margin (sec): 0.0349At frequency (rad/sec): 5.72Closed Loop Stable? YesSystem: GGain Margin (dB): 3.52At frequency (rad/sec): 7.07Closed Loop Stable? YesSystem: GP eak gain (dB): 280Frequency (rad/sec): 1e-013图三 原系统的Nyquist 曲线程序四： num=[10];den=[0.02 0.3 1 0]; sys=tf(nc,dc); rltool(sys)-30-25-20-15-10-50510-20-15-10-55101520Root Locus Editor (C)Real AxisI m a g A x i s图四 原系统的根轨迹程序五：clearnum=[10];den=conv([1,0],conv([0.1,1],[0.2,1]));phm=45+5;phmd=-180+phm;w=logspace(-1,2,800)'[mag,phase]=bode(num,den,w);mag1=20*log10(mag)for i=find((phase<=-128)&(phase>=-132))disp([i mag1(i) phase(i) w(i)])endii=input('enter index for desired abd...')t=100/(w(ii)*(sqrt(1+0.01*w(ii)^2))*(sqrt(1+0.04*w(ii)^2)))/w(ii) beta=(w(ii)*(sqrt(1+0.01*w(ii)^2))*(sqrt(1+0.04*w(ii)^2)))/10%运行结果：365.0000 11.5857 -128.0499 2.3265366.0000 11.4933 -128.3496 2.3467367.0000 11.4006 -128.6513 2.3671368.0000 11.3076 -128.9548 2.3877369.0000 11.2144 -129.2603 2.4084370.0000 11.1209 -129.5677 2.4293371.0000 11.0272 -129.8770 2.4504372.0000 10.9332 -130.1882 2.4717373.0000 10.8389 -130.5013 2.4931374.0000 10.7443 -130.8164 2.5148375.0000 10.6494 -131.1333 2.5366376.0000 10.5543 -131.4522 2.5586377.0000 10.4588 -131.7730 2.5809enter index for desired abd (373)ii =373t =13.9700beta=0.2871程序六：G1=tf([0.2871*13.97 1],[13.97,1]); %建立开环系统模型，绘制校正装置的bode 图 figure(1)bode(G1);-12-10-8-6-4-2M a g n i t u d e (d B )10-310-210-1100101-40-30-20-100P h a s e (d e g )Bode DiagramFrequency (rad/sec)图五 校正装置的Bode 图程序七：G1=tf([0.2871*13.97 1],[13.97,1]);num2=[10];den2=conv([1,0],conv([0.1,1],[0.2,1]));G2=tf(num2,den2);G=G1*G2;figure(2) %绘制校正后的bode 图margin(G); %并确定校正后系统的幅值裕度和相角裕度-150-100-50050100M a g n i t u d e (d B )10-310-210-1100101102103-270-225-180-135-90P h a s e (d e g )Bode DiagramGm = 13.9 dB (at 6.88 rad/sec) , Pm = 45.3 deg (at 2.5 rad/sec)Frequency (rad/sec)图六 校正后系统的Bode 图程序八：num3=conv([10],[0.2871*13.97 1]);den3=conv(conv([13.97,1],[1,0]),conv([0.1,1],[0.2,1]));[nc,dc]=cloop(num3,den3,-1);sys=tf(nc,dc);figure(3)step(sys);01234567891000.20.40.60.811.21.4Step ResponseTime (sec)A m p l i t u d e图七 校正后系统的单位阶跃响应曲线。
阶跃响应SIMULINK仿真建模
二、技巧练习
1、同时显示多个仿真结果
数学模型如下：
要求：在SIMULINK建立模型，并在同一个示波器中将波形仿真出来，模块参数sin分别是2.5和0.25。
2、在SIMULINK中查看仿真结果的方法分别有：数值显示模块、图形显示模块（scope，xy graph等）、MATLAB命令绘制仿真图形——输出端口和返回工作空间。
三、已知单位负反馈系统分别如图所示，试在Simulink窗口下建立系统模型，
进行时域仿真，求出其单位阶跃响应曲线。
四、基于SIMULINK的一般控制系统的仿真应用：简单电路系：一阶电路如图所示，t=0.5秒，开关闭合，求电路的零输入响应。
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（注：文档可能无法思考全面，请浏览后下载，供参考。可复制、编制，期待你的好评与关注！）
（2）使用图形显示模块：模型如图所示。
要求，在SIMBiblioteka LINK建立模型，分别用scope和xy graph图形显示模块输出结果。
（3）SIMULINK和MATLAB的数据交换训练
要求：用MATLAB命令绘制仿真图形。利用SIMULINK的输出端口（out）和返回工作空间模块（to workspace）输出结果，再通过MATLAB命令绘制仿真图形。
两种方法：
（1）
plot(tout,yout)
（2）
>>simout
simout =
time: [51x1 double]
signals: [1x1 struct]
blockName: 'lab2_3/To Workspace'
>> plot(simout.time,simout.sigual.value)
线性系统的Simulink仿真
实验四线性系统的Simulink仿真一、实验目的1、学习使用Simulink搭建系统模型的方法；2、学习使用Simulink进行系统仿真及观测稳定性及过渡过程。
二、实验仪器设备Pc机一台，MATLAB软件。
三、实验内容1、典型环节单位阶跃响应曲线（1）比例环节Ks)(2G=K=（2）积分环节TS(=2)sG/1T=（3）比例积分环节TS,5.0==TK=5.0(+sG/1)K（4）惯性环节1G5.0,5.0==TKs/)K(+=TS求：1）各典型环节单位阶跃响应结构图2）观察记录示波器Scope中各典型环节的单位阶跃响应曲线2、已知系统如图所示，若输入信号)(1n=，t r=，扰动信号)(1*1.0t)(t求：1）仅在输入信号r（t）=1（t）作用下，令扰动信号n=0.在示波器Scopee。
中观察系统的单位阶跃响应曲线并读出单位阶跃响应误差ssr2）仅在扰动信号)n=作用下，令输入信号r（t）=1（t）=0.在(11.0t*e。
示波器Scope中观察系统的单位阶跃响应曲线并读出单位阶跃响应误差ssn 3）求出系统总的稳态误差。
四、实验步骤（1）运行MATLAB,键入Simulink回车，出现Simulink library Browser界面，打开file →New →Model→出现新建模型窗口。
（2）在窗口左边选Simulink →Sources →Step阶跃信号模块，选中后按住鼠标左键不放，将它拖到新建模型窗口中，双击Step模块，设置参数。
（3）参考表中路径调用实验中所用模块。
（4）连接模块的操作方法：用鼠标指向源模块的输出端口，当鼠标变成十字形时按住鼠标左键不放，然后拖动鼠标指向目标模块输入端口后松开。
（5）点击simulation →Star 运行。
双击示波器（Scope）模块，观察响应波形。
（6）拷贝系统仿真原理图及仿真结果。
直接粘贴在word文档上，以备书写实验报告。
五、实验结果1、典型环节单位阶跃响应曲线信号源：在窗口左边选 Simulink → Sources → Step阶跃信号模块，选中后按住鼠标左键不放，将它拖到新建模型窗口中，双击Step模块，设置参数。
simulink中的阶跃信号
simulink中的阶跃信号在Simulink中，阶跃信号是一种经常使用的信号类型。
阶跃信号是一个突变的信号，从某个时间点开始突然改变其数值，之后一直保持不变。
Simulink提供了灵活而简单的方法来生成和模拟阶跃信号。
本文将详细介绍在Simulink中生成和模拟阶跃信号的步骤。
首先，我们需要创建一个Simulink模型。
打开Simulink并创建一个新的空模型。
可以使用Simulink库浏览器中的“显示库”按钮，或使用快捷键Ctrl+Shift+L打开库浏览器。
在库浏览器中，我们可以找到许多不同的信号源。
在这种情况下，我们需要的是“Sources”库。
展开“Sources”库并查找“Step”块。
将“Step”块拖放到模型窗口中。
这个块包含了生成阶跃信号所需的所有参数。
我们可以通过修改这些参数来定义所需的阶跃信号。
双击“Step”块以打开其参数对话框。
在参数对话框中，我们可以设置阶跃信号的幅值、开始时间和持续时间等参数。
首先，我们可以设置阶跃信号的幅值。
在参数对话框中找到“Step time”参数，并将其值设置为我们希望的幅值。
这个幅值可以是任何实数值，代表了阶跃信号从一个数值跳跃到另一个数值的幅度。
接下来，我们可以设置阶跃信号的开始时间。
在参数对话框中找到“Initial output”参数，并将其值设置为我们希望的开始时间。
开始时间是阶跃信号在模拟系统中的启动时间点。
最后，我们可以设置阶跃信号的持续时间。
在参数对话框中找到“Final output”参数，并将其值设置为我们希望的持续时间。
持续时间是阶跃信号维持在特定数值的时间长短。
设置好参数后，点击对话框中的“OK”按钮以保存配置。
我们已经成功创建了一个生成阶跃信号的Simulink模型。
接下来，我们可以通过添加其他组件来进一步模拟或分析这个阶跃信号。
例如，我们可以添加一个作用于阶跃信号的传感器模型，以模拟传感器测量的过程。
同样，我们还可以添加一个控制器模型来实现对阶跃信号的反馈控制。
典型环节的阶跃响应simulink 仿真图
自控原理MATLAB实验学校：*********作者：李新华Transfer Fcn20.2s+1StepScope 5Scope 4Scope 3Scope 2Scope 1ScopeIntegrator 21s Integrator 11s Integrator1s Gain 80.5Gain 71Gain 65Gain 52Gain 40.01Gain 310Gain 22Gain 110Gain 2Derivative 1du /dt Derivativedu /dt Add 2Add 1Add图一 典型环节的阶跃响应simulink 仿真图图二比例环节图三积分环节图四比例积分环节图五比例微分环节图六比例微积分环节图七惯性环节wn=10;kosi=[0,0.25,0.5,0.7,1,2]; %阻尼比分别为0,0.25,0.5,0.7,1,2 num=wn^2; figure(1) hold onfor i=1:6; %求阻尼比分别为0,0.25,0.5,0.7,1,2时的单位阶跃响应 den=[1,2*kosi(i)*wn,wn^2]; t=[0:0.01:4]; step(num,den,t) end hold offtitle('step response') %标题为step response00.51 1.52 2.53 3.540.20.40.60.811.21.41.61.82step responseTi m e (sec)A m p l i t u d eξ=0ξ=0.25ξ=0.5ξ=0.7ξ=1ξ=2图八 ωn 一定ξ变化时系统单位阶跃响应曲线wn=[2,4,6,8,10,12]; %以2为最小值，12为最大值，步长为2 kosi=0.707; figure(1) hold on for i=1:6num=wn(i)^2; %分别求wn 为2,4,6,8,10,12时的单位阶跃响应 den=[1,2*kosi*wn(i),wn(i)^2]; t=[0:0.01:4]; step(num,den,t) end hold offtitle('step response') %标题为step response00.51 1.52 2.53 3.540.20.40.60.811.21.4step responseTi m e (sec)A m p l i t u d eωn=2ωn=4ωn=6ωn=8ωn=10ωn=12图九 ξ一定ωn 变化时系统单位阶跃响应曲线num=[10];den=[0.02 0.3 1 0];[nc,dc]=cloop(num,den,-1); sys=tf(nc,dc); step(sys)Step ResponseTime (sec)A m p l i t u d e0246810120.20.40.60.811.21.41.61.8System: sysPeak amplitude: 1.7Overshoot (%): 69.9At time (sec): 0.607System: sysRise Time (sec): 0.205System: sysSettling Time (sec): 7.51System: sys Final Value: 1图一 原系统的单位阶跃响应曲线程序二：G=tf([10],[0.02 0.3 1 0]); %建立开环系统模型 figure(1) %绘制伯德图 bode(G);Bode DiagramFrequency (rad/sec)-150-100-5050M a g n i t u d e (d B )System : GGain M argin (dB): 3.52At frequency (rad/sec): 7.07Closed Loop Stable? Yes10-110101102103-270-225-180-135-90P h a s e (d e g )System : GP hase M argin (deg): 11.4Delay M argin (sec): 0.0349At frequency (rad/sec): 5.72Closed Loop Stable? Yes图二 原系统的Bode 图G=tf([10],[0.02 0.3 1 0]); %建立开环系统模型 figure(1)nyquist(G); %绘制奈奎斯特图Nyquist DiagramReal AxisI m a g i n a r y A x i s-3-2.5-2-1.5-1-0.50-40-30-20-1010203040System: GP hase Margin (deg): 11.4Delay Margin (sec): 0.0349At frequency (rad/sec): 5.72Closed Loop Stable? YesSystem: GGain Margin (dB): 3.52At frequency (rad/sec): 7.07Closed Loop Stable? YesSystem: GP eak gain (dB): 280Frequency (rad/sec): 1e-013图三 原系统的Nyquist 曲线程序四： num=[10];den=[0.02 0.3 1 0]; sys=tf(nc,dc); rltool(sys)-30-25-20-15-10-50510-20-15-10-55101520Root Locus Editor (C)Real AxisI m a g A x i s图四 原系统的根轨迹程序五：clearnum=[10];den=conv([1,0],conv([0.1,1],[0.2,1]));phm=45+5;phmd=-180+phm;w=logspace(-1,2,800)'[mag,phase]=bode(num,den,w);mag1=20*log10(mag)for i=find((phase<=-128)&(phase>=-132))disp([i mag1(i) phase(i) w(i)])endii=input('enter index for desired abd...')t=100/(w(ii)*(sqrt(1+0.01*w(ii)^2))*(sqrt(1+0.04*w(ii)^2)))/w(ii) beta=(w(ii)*(sqrt(1+0.01*w(ii)^2))*(sqrt(1+0.04*w(ii)^2)))/10%运行结果：365.0000 11.5857 -128.0499 2.3265366.0000 11.4933 -128.3496 2.3467367.0000 11.4006 -128.6513 2.3671368.0000 11.3076 -128.9548 2.3877369.0000 11.2144 -129.2603 2.4084370.0000 11.1209 -129.5677 2.4293371.0000 11.0272 -129.8770 2.4504372.0000 10.9332 -130.1882 2.4717373.0000 10.8389 -130.5013 2.4931374.0000 10.7443 -130.8164 2.5148375.0000 10.6494 -131.1333 2.5366376.0000 10.5543 -131.4522 2.5586377.0000 10.4588 -131.7730 2.5809enter index for desired abd (373)ii =373t =13.9700beta=0.2871程序六：G1=tf([0.2871*13.97 1],[13.97,1]); %建立开环系统模型，绘制校正装置的bode 图 figure(1)bode(G1);-12-10-8-6-4-2M a g n i t u d e (d B )10-310-210-1100101-40-30-20-100P h a s e (d e g )Bode DiagramFrequency (rad/sec)图五 校正装置的Bode 图程序七：G1=tf([0.2871*13.97 1],[13.97,1]);num2=[10];den2=conv([1,0],conv([0.1,1],[0.2,1]));G2=tf(num2,den2);G=G1*G2;figure(2) %绘制校正后的bode 图margin(G); %并确定校正后系统的幅值裕度和相角裕度-150-100-50050100M a g n i t u d e (d B )10-310-210-1100101102103-270-225-180-135-90P h a s e (d e g )Bode DiagramGm = 13.9 dB (at 6.88 rad/sec) , Pm = 45.3 deg (at 2.5 rad/sec)Frequency (rad/sec)图六 校正后系统的Bode 图程序八：num3=conv([10],[0.2871*13.97 1]);den3=conv(conv([13.97,1],[1,0]),conv([0.1,1],[0.2,1]));[nc,dc]=cloop(num3,den3,-1);sys=tf(nc,dc);figure(3)step(sys);01234567891000.20.40.60.811.21.4Step ResponseTime (sec)A m p l i t u d e图七 校正后系统的单位阶跃响应曲线。
论控制系统设计的SIMULINK仿真实验.pptx
实验四 控制系统设计的SIMULINK仿真实验
一. 实验目的：
1.学习控制系统工具箱Simulink; 2.建立SIMULINK动态结构图对控制系统进行串联超前校正实验； 3.建立SIMULINK动态结构图对控制系统进行串联滞后校正实验。
2
二.实验原理
串联校正装置
R(s)
C(s)
Gc (s)
。2020年11月13日星期五上午10时5分58秒10:05:5820.11.13
• 15、会当凌绝顶，一览众山小。2020年11月上午10时5分20.11.1310:05November 13, 2020
• 16、如果一个人不知道他要驶向哪头，那么任何风都不是顺风。2020年11月13日星期五10时5分58秒10:05:5813 November 2020
10
(4)打开Simulinks的Sinks模块库添加Scope模块, 并按如图连线，双击Scope模块，仿真曲线如图。
观察响应曲线，读取性能指标参数。
11
1. 串联超前校正实验
R(s)
10
C(s)
1.设控制系统如图所示：
- s(0.8s 1)
加串联超前校正装置为
Gc
(s)
(0.4s) (0.1s 1)
•
T H E E N D 17、一个人如果不到最高峰，他就没有片刻的安宁，他也就不会感到生命的恬静和光荣。上午10时5分58秒上午10时5分10:05:5820.11.13
谢谢观看
G1=zpk(z2,p2,k2);
bode(G1);
14
2. 串联滞后校正实验
① 设控制系统如图所示：
R(s)
20
C(s)
南昌大学信号与系统实验课程2Simulink基本仿真实验及冲击阶跃响应编程
南昌大学实验报告学生姓名：学号：班级：实验类型：□验证□综合■设计□创新实验日期：2011-04-03 实验成绩：Simulink基本仿真实验及冲击阶跃响应编程(一)实验目的1，初步了解simulink的基本使用风格；2，使用simulink进行不同激励的仿真实验及相关计算；3，完成几种常见经典信号的生成，编写程序，画出信号波形。
(二)实验内容1，计算并进行仿真，生成相关信号波形：(1)d^2r(t)/dt+5dr(t)/dt+br(t)=e(t)+4de(t)/dt 求当e=&(t)、u(t)、sin(20*pi*t)等情况下的输出波形。
(2)ii``+7i`+10i=e``+6e`+4e 求h(t)输出波形。
2，编程设计，并生成冲击函数和阶跃函数图像：(三)实验过程1．1当e=u（t）时候仿真如下：南昌大学实验报告学生姓名：学号：班级：实验类型：□验证□综合■设计□创新实验日期：2011-04-03 实验成绩：信号生成图如下：当e==&(t)时仿真如下：南昌大学实验报告学生姓名：学号：班级：实验类型：□验证□综合■设计□创新实验日期：2011-04-03 实验成绩：信号生成图如下：当e=sin(20*pi*t)时仿真如下：南昌大学实验报告学生姓名：学号：班级：实验类型：□验证□综合■设计□创新实验日期：2011-04-03 实验成绩：信号生成图如下：1.2 ii``+7i`+10i=e``+6e`+4e ，如下仿真图绘制进行仿真：南昌大学实验报告学生姓名：学号：班级：实验类型：□验证□综合■设计□创新实验日期：2011-04-03 实验成绩：信号生成图如下：2，编程设计计算下述方程式，并生成冲击函数和阶跃函数图像：i(t)``+7*i(t)`+10i(t)=e(t)``+6e(t)`+4e(t)首先程序编写如下：a=[1,7,10];b=[1,6,4];sys=tf(b,a); %定义LTI系统模型t=[0:0.01:3]; %生成0到3s，间隔0.01s的抽样时间figure; %生成新图框，将在其中绘制四个子图subplot(2,2,1); %在左上角的子图中绘制阶跃响应step(sys); %用step函数仿真sys的阶跃响应并绘图subplot(2,2,2); %在右上角的子图中用第二种方法绘制阶跃响应x_step=zeros(size(t)); %根据定义构造阶跃信号x_stepx_step(t>0)=1;x_step(t==0)=1/2; %lsim函数不支持输入NaN，所以x_step（0）=1/2 lsim(sys,x_step,t); %仿真x_step激励sys的响应并绘图subplot(2,2,3); %在左下角的子图中绘制冲激响应[h1,t1]=impulse(sys,t); %仿真sys的冲激响应并保存在hl中，不绘图plot(t1,h1,'k'); %用黑色实线绘制冲激响应南昌大学实验报告学生姓名：学号：班级：实验类型：□验证□综合■设计□创新实验日期：2011-04-03 实验成绩：title('Impulse Response'); %设置子图标题xlabel('Time(sec)'); %设置横坐标说明ylabel('Amplitude'); %设置纵坐标说明subplot(2,2,4); %在右下角的子图中用第二种方法绘制冲激响应x_delta=zeros(size(t)); %根据定义构造冲激响应x_deltax_delta(t==0)=100; %lsim函数不支持输出Inf，所以令x_delta（0） =100，因为抽样间隔是0.01，选择100可保证数值积分为1 [y1,t2]=lsim(sys,x_delta,t); %仿真x_delta激励sys响应并保存y1，不绘图y2=y1-[x_delta]'; %从响应中减去一个冲激信号得到y2plot(t2,y2,'k'); %用黑色实线绘制y2title('Impulse Response'); %设置标题和横纵坐标说明xlabel('Time(sec)');ylabel('Amplitude');程序显示图形如下：南昌大学实验报告学生姓名：学号：班级：实验类型：□验证□综合■设计□创新实验日期：2011-04-03 实验成绩：根据上述微分方程式画出系统流程图进行仿真，其中e=u（t）仿真结果图形如下：南昌大学实验报告学生姓名：学号：班级：实验类型：□验证□综合■设计□创新实验日期：2011-04-03 实验成绩：另外一种输入信号仿真图形：仿真结果图形如下：南昌大学实验报告学生姓名：学号：班级：实验类型：□验证□综合■设计□创新实验日期：2011-04-03 实验成绩：(四)实验小结在这次实验过程中，先前的仿真图使用simulink画出仿真图，然后运行进行仿真，通过这次的实验了解到simulink的使用方法。
实验一典型环节及其阶跃响应仿真
实验⼀典型环节及其阶跃响应仿真利⽤simulink进⾏仿真的步骤：1.打开Matlab软件；2.在Command Window命令⾏>>后输⼊simulink并回车或点击窗⼝上部图标直接进⼊simulink界⾯；3.在simulink界⾯上点击File-New-Modle就可以在新的界⾯上建⽴系统的仿真模型了；4.在左⾯的器件模型库中找到所需模型，⽤⿏标将器件模型拖到建⽴的界⾯上，然后⽤⿏标将它们⽤连线连起来，系统的仿真模型就建⽴起来了；5.点击界⾯上部的图标‘’进⾏仿真，双击⽰波器就可以看到仿真结果。
实验要⽤到的元件模型的图标及解释如下：阶跃信号：在simulink-source中可以找到，双击可以设定阶跃时间。
sum：在simulink-math operations中可以找到，双击可以改变器属性以实现信号相加还是相减；⽐例环节：在simulink-math operations中可以找到，双击可以改变器属性以改变⽐例系数；积分环节：在simulink-continues中可以找到；传函的⼀般数学模型表达形式：在simulink-continues中可以找到，双击可以对传递函数进⾏更改（通过设定系数）。
⽰波器：在simulink-sinks中可以找到。
实验⼀典型环节及其阶跃响应⼀、实验⽬的1．通过观察典型环节在单位阶跃信号作⽤下的动态特性，熟悉各种典型环节的响应曲线。
2．定性了解各参数变化对典型环节动态特性的影响。
3．初步了解MATLAB 中SIMULINK 的使⽤⽅法。
⼆、SIMULINK 实例1．掌握⽐例、积分、⼀阶惯性、实际微分、⽐例＋微分、⽐例＋积分环节的动态特性。
[例题]：观察实际微分环节的动态特性（1）连接系统,如上图所⽰:（2）参数设置:在simulation/paramater 中将仿真时间(Stop Time )设置为10秒，⽤⿏标双击实际微分环节,设Kd=1,Td=1（3）仿真:simulation/start，仿真结果如图1-1所⽰。
simulink阶跃函数
simulink阶跃函数
Simulink是一款MATLAB开发的仿真软件，可用于建立动态系统的模型，进行仿真和分析。
其中，阶跃函数是Simulink中常用的信号源之一，用于产生理想的跃变信号。
在Simulink中，可以通过Signal Builder模块或Step模块来产生阶跃信号。
Signal Builder模块可以用于产生任意形状的信号，而Step模块则只能产生简单的阶跃信号。
在使用Step模块时，需要设置阶跃信号的起点、终点和跃变时刻。
起点和终点值可以任意设置，而跃变时刻则表示信号由起点值变为终点值的时间点，单位为秒。
除了Step模块，Simulink还提供了一些其他的信号源，如Sine Wave、Pulse、Ramp等，可以用于产生不同形状的信号。
总之，Simulink提供了丰富的信号源和功能模块，可以方便地建立系统模型和进行仿真分析。
对于需要产生阶跃信号的应用场景，Step模块是一个简单且实用的选择。
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电子信息与电气工程系课程设计报告
设计类型：课程设计\综合设计
设计题目：信号系统MATLAB仿真
系别：电子信息与电气工程系
年级专业：09通信工程（2）
学号：0905076042 0905076040
学生姓名：乔宽韩丰
指导教师：纪平
2011 年12 月25 日
信号与系统项目设计报告
需求分析
设计题目：试用simulink仿真H（s）系统的阶跃响应。
设计要求：分别用系统函数和系统模拟完成。
功能分析：由分析可知该系统是一个稳定的闭环系统。
所谓，闭环系统就是
将输出信号全部或部分返回到系统的输入端与输入信号叠加并且具有反馈的系统叫闭环系统。
该系统又是一个稳定系统。
像这样的系统在自动控制中经常见到。
这类系统通常实现系统的自动控制，即实现自动调节，还有系统中局部单元性能发生劣化时，负反馈可使总系统的性能不发生大的变化。
例如，宇宙飞船上的恒温箱的温度自动控制装置。
由于该系统是稳定的，因此该系统的阶跃响应会最终趋向一个确定的值。
原理分析和设计
原理：由阶跃函数与冲击函数的关系可知，两者在S域的关系，然后求的S(s)。
最后，用拉普拉斯逆变换可求得H（s）系统的阶跃响应S(t)。
用MATLAB的仿真系统SIMULINK仿真此系统。
系统图1
计算：根据计算S（s）然后求得s(t)。
2
0022331
21
()()(56)21
123()(2)(3)
2
3由有理式的部分分式展开法可求得：
1
2111()||(2)(3)
61
21
32()||2(3)21
2153()||3(2)321
()(s s s s s s s S s H s s
s s
s s k k k S s s s s s
s s s k S s s
s s s k S s s s s s k S s s s s s S s s s ===-=-=-=-+=∙=
+++=
=
+
+
+++++=∙==
+++=∙==+++-=∙
=
=+++=
2313
5
6232)(3)23
由拉普拉斯逆变换得：
135s ()()()()
6
2
3
t
t
s s
s s t t e
t e
t ξξξ---=+
+++++-=++
详细设计
设计思路：
因此。
给此系统一个阶跃信号则输出一个阶跃响应。
系统函数法： 程序清单：
a=[1 5 6];%系统函数分母多项式系数
b=[2 1];%系统函数分母多项式系数
sys=tf(b,a); %系统函数
p=0.01;5; %取样间隔
t=0:p:5;%定义时间范围向量
f=heaviside(t);%定义输入信号
lsim(sys,f,t);%对系统输出信号进行仿真
axis([0 5 0 0.5]);%给坐标轴进行限制
grid on
系统输出图形SIMULINK仿真法：
系统图
仿真输出图形
调试分析
当输入单位阶跃函数输出如上图所示与分析所得完全正确。
在做的过程中遇到了很多问题，不过通过查资料学习之后，都做得出来的。
我一开始不会用SIMULINK 然后看过书之后学会了一点。
在仿真时，我不知道怎么运行画出的系统图，通过不断摸索之后，首先，单击SIMULINK下得Start然后双击示波器图标即可运行。
还有图形显示坐标范围。
没有显示单位阶跃函数，然后通过调整坐标之后显示出了。
总结：
实验结果和分析完全一致。
当t=0时，s（t）=0。
当t=∞时，s(t)= 1
6。
因此，我
们可以根据实验分析得出此系统是一个稳定的闭环系统。
也就是说，当此系统受到一个干扰之后，系统自己经过自动调节之后，能够趋于稳定。
我的学习体会是，当我看到这个题目时。
我一点都不会，因为我以前没有学过SIMULINK，无从下手。
当我分析之后，我想应该是我那样想的，并且，我又向老师请教了一下，果然和我想的一样。
之后，我就开始收集资料，开始学习SIMULINK，学好之后，就开始做了，在做的过程中，我遇到了很多问题，主要是对SIMULINK 不太熟悉，不过，通过慢慢的学习之后，我还是学到了很多知识，最重要的是，我们学会了相互学习，学会了团体协作学会了相互鼓励共同进步。
附录：18.已知系统的系统函数为，试用SIMULINK仿真此系
统的阶跃响应（两种方法：系统函数、系统模拟）。