自动控制matlab时域分析,自动控制lab2matlab用于时域分析.docx
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MATLAB用于时域分析王少丹通信1301201308030104一、实验目的在系统的时域分析中，可利用MATLAB完成系统的输出响应分析、稳定性分析、求动态性能指标以及误差分析等工作。二、实验原理在MATLAB中，可以通过单输入单输出系统的传递函数，进行系统的脉冲响应、阶跃响应、一般输入相应等时域分析。如果给定系统的传递函数为GS，则其时域响应可以由以下函数得到。单位阶跃响应STEPNUM,DEN或YSTEPNUM,DEN,T单位脉冲响应IMPULSENUM,DEN或YIMPULSENUM,DEN,T一般输入响应YLSIMNUM,DEN,U,T注意，时间T是事先定义的矢量；U为输入信号。此外，还可以求出系统的超调量、调节时间以及稳态误差。三、实验内容1、一阶系统响应2、二阶系统响应若Ω确定，系统的瞬态响应和Ξ的取值有关。3、稳定性分析既可以通过对系统输出响应曲线的分析来判别系统的稳定性，也可以通过对系统闭环特征方程的求解来进行稳定性判别。4、求动态性能指标0型，5、稳态误差分析6、实例分析7、SIMULINK用于系统仿真四、实验代码单位阶跃响应曲线SYS1TF100,10SYS2TF01,1SYSFEEDBACKSYS1,SYS2FIGURESTEPSYS二阶系统不同ZETA值时的单位阶跃响应T00112NUM1ZETA10DEN112ZETA11ZETA303DEN312ZETA31ZETA505DEN512ZETA51ZETA707DEN712ZETA71ZETA910DEN912ZETA91Y1,X,TSTEPNUM,DEN1,TY3,X,TSTEPNUM,DEN3,TY5,X,TSTEPNUM,DEN5,TY7,X,TSTEPNUM,DEN7,TY9,X,TSTEPNUM,DEN9,TFIGUREPLOTT,Y1,T,Y3,T,Y5,T,Y7,T,Y9GRIDON系统稳定性分析DEN12812201616ROOTSDENT00012NUM1000DEN13451000Y,X,TSTEPNUM,DEN,TPLOTT,Y求超调量MAXYMAXYYSSYLENGTHTPOS100MAXYYSS/YSS求峰值时间FORI11201IFYIMAXY,NIENDENDTPN1001求调节时间FORI11201IFYI095,MIBREAKENDENDTSM1001求单位脉冲响应及稳态误差T00115NUM1,DEN1CLOOP1,11NUM2,DEN2CLOOP1,110NUM3,DEN3CLOOP41,1100Y1IMPULSENUM1,DEN1,TY2IMPULSENUM2,DEN2,TY3IMPULSENUM3,DEN3,TFIGURESUBPLOT311PLOTT,Y1SUBPLOT312PLOTT,Y2SUBPLOT313PLOTT,Y3ER10Y1LENGTHTER20Y2LENGTHTER30Y3LENGTHT求单位阶跃响应及稳态误差T00120NUM1,DEN1CLOOP1,11NUM2,DEN2CLOOP1,110NUM3,DEN3CLOOP41,1100Y1STEPNUM1,DEN1,TY2STEPNUM2,DEN2,TY3STEPNUM3,DEN3,TFIGURESUBPLOT311PLOTT,Y1SUBPLOT312PLOTT,Y2SUBPLOT313PLOTT,Y3ER10Y1LENGTHTER20Y2LENGTHTER30Y3LENGTHT求单位斜坡响应及稳态误差T00120T1001100NUM1,DEN1CLOOP1,11NUM2,DEN2CLOOP1,110NUM3,DEN3CLOOP41,1100Y1STEPNUM1,DEN10,T1Y2STEPNUM2,DEN20,TY3STEPNUM3,DEN30,TFIGURESUBPLOT311PLOTT1,Y1,T1,T1SUBPLOT312PLOTT,Y2,T,TSUBPLOT313PLOTT,Y3,T,TER1T1LENGTHT1Y1LENGTHT1ER2TLENGTHTY2LENGTHTER3TLENGTHTY3LENGTHT单闭环有差系统不同K值的单位阶跃响应¦KP026T00011NUML30303KP1DENL0000010006330201672121KP11Y1STEPNUML,DENL,TNUM230303KP2DEN20000010006330201672121KP21Y2STEPNUM2,DEN2,TSUBPLOT211PLOTT,Y1SUBPLOT212PLOTT,Y2GTEXT KP02 GTEXT KP6 GRIDON五、实验心得一般能正常工作的自动控制系统应该是稳定的并具有较好平稳性，同时，还应该根据实际工程的需要，使系统的响应速度和稳态控制精度满足一定的要求，这为了评鉴这三方面的性能，必须定义几个反映稳快准三方面的指标。这些性能指标是在典型输入作用下，通过输出响应定义出来的。一阶和二阶系统是时域分析法重点分析的两类系统，是低阶系统。对于一般的高阶系统，可用劳斯判据来判断系统的稳定性，用终值定力来计算稳态误差。如果一个高阶系统的特性接近于一阶或二阶系统，则可在一定条件下，先将其降为一阶或二阶系统进行动态性能分析。系统的稳定性快速性和稳态性能对系统的参数要求是矛盾的，在系统参数的选择无法同时满足几个方面的性能要求时，则可采用在向前通道中加比例微分环节以及增加输出量的微分负反馈等措施来改善系统性能，使系统能同时满足几个方面的要求。系统能正常工作的首要要求是系统稳定性。若系统属结构不稳定，则可通过附加控制装置的方法，使系统变为稳定结构。例如用比例反馈来包围有几分作用的环节，从而改变环节的积分性质，以及在前向通道中增加比例微分环节等方法。