实验三二阶系统matlab仿真(dg)

利用simulink进行仿真的步骤

1.双击桌面图标打开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界面点击File-New-Model就可以在Model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Model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。

传递函数的Matlab 定义

传递函数以多项式和的形式（一般形式、标准形式）给出

10111011()m m m m n n n n b s b s b s b G s a s a s a s a ----+++=+++ 用如下语句可以定义传递函数G(s)

>> num=[b 0,b 1,b 2…b m ] ；只写各项的系数

>> den=[a 0,a 1,a 2,…a n ] ；只写各项的系数

>> g=tf(num,den)

或

>>g=tf([b0,b1,b2…bm],[a0,a1,a2,…an])

例：用Matlab 定义二阶系统

2

223()(0.6,3)2*0.6*33n G s s s ζω===++

并用Matlab 语句绘制此二阶系统在单位阶跃信号输入下的输出曲线c(t)（即单位阶跃响应）。

（1）定义函数：

>> num=3^2

>> den=[1,2*0.6*3, 3^2]

>> g=tf(num,den)

（2）求系统的单位阶跃响应c(t)：

>> step(g)

可得到系统的单位阶跃响应

上述语句实现的功能也可以以一条语句实现：

Time (sec)A m p l i t u d e

>> step(tf(3^2,[1,2*0.6*3,3^2]))

实验二二阶系统的Matlab仿真

一、实验目的

1、研究二阶系统的特征参数―阻尼比ζ和无阻尼自然频率ωn对系统动态性能

的影响。

2、利用simulink工具和MATLAB语句实现二阶系统的仿真。

3、熟悉MATLAB语句对二阶系统传函的表达形式以及阶跃响应的表达形式。

二、实验内容

1、simulink仿真（标准二阶系统ωn=1,ζ＝0.5）

构建如下系统，观察系统输出c(t)。

等效为如下系统：

2、用Matlab语句实现二阶系统仿真

(1)对于标准二阶系统,当ωn=4,改变ζ值对性能的影响

-1<ζ<0（负阻尼）

ζ=-

>> step(tf(4^2,[1,2*(-0.5)*4,4^2])) ；(0.5)

ζ<-1（负阻尼）

ζ=-

>> step(tf(4^2,[1,2*(-1.5)*4,4^2])) ；( 1.5)

ζ＝0（零阻尼）

ζ=

>> step(tf(4^2,[1,2*0*4,4^2])) ；(0)

0<ζ<1（欠阻尼）

>> figure

ζ=

>> step(tf(4^2,[1,2*0.1*4,4^2])) ；(0.1)

>>hold on ；（保留已经绘制的曲线）

ζ=

>> step(tf(4^2,[1,2*0.2*4,4^2])) ；(0.2)

ζ=

>> step(tf(4^2,[1,2*0.3*4,4^2])) ；(0.3)

ζ=

>> step(tf(4^2,[1,2*0.4*4,4^2])) ；(0.4)

ζ=

>> step(tf(4^2,[1,2*0.5*4,4^2])) ；(0.5)

ζ=

>> step(tf(4^2,[1,2*0.6*4,4^2])) ；(0.6)

ζ=

>> step(tf(4^2,[1,2*0.7*4,4^2])) ；(0.7)

ζ=

>> step(tf(4^2,[1,2*0.8*4,4^2])) ；(0.8)

ζ=

>> step(tf(4^2,[1,2*0.9*4,4^2])) ；(0.9)

ζ=1（临界阻尼）

>> figure

ζ=

>> step(tf(4^2,[1,2*1*4,4^2])) ；(1)

ζ>1（过阻尼）

>> hold on

ζ=

>> step(tf(4^2,[1,2*2.0*4,4^2])) ；(2)

ζ=

>> step(tf(4^2,[1,2*4.0*4,4^2])) ；(4)

ζ=

>> step(tf(4^2,[1,2*8.0*4,4^2])) ；(8)

(2)对于标准二阶系统,当ζ＝0.5，改变ωn时的情况：>> figure

>> step(tf(1^2,[1,2*0.5*1,1^2])) ；（ωn＝1）

>> hold on

>> step(tf(2^2,[1,2*0.5*2,2^2])) ；（ωn＝2）

>> step(tf(4^2,[1,2*0.5*4,4^2])) ；（ωn＝4）

>> step(tf(8^2,[1,2*0.5*8,8^2])) ；（ωn＝8）

三、实验报告要求：

1、记录由matlab仿真所得到的阶跃响应曲线。