实验五 线性系统时域响应仿真分析

MATLAB实验报告

学生姓名：王朝 学号：1314080213 专业班级：电子信息科学与技术二班

√ 综合 □ 设计 □ 创新 实验日期： 实验成绩： 实验类型：□ 验证 □

一. 实验名称

实验5线性系统时域响应仿真分析

二．实验目的

1. 熟悉MATLAB软件分析系统时域响应方法。通过观察典型二阶系统在单位阶跃、脉冲、斜坡信号作用下的动态特性，熟悉各种典型的响应曲线。

2. 通过二阶系统定性及定量了解参数变化对动态特性的影响。分析参数变化时对系统响应的影响。

三．实验方法：

1. 一阶系统阶跃响应： 图示RC网络为一阶系统

图9-1

研究图9-1所示电路，其运动方程为

?(t)?c(t)?r(t) Tc式中，T=RC为时间常数.当初始条件为零时,其传递函数为

?(s)?C(s)1? R(s)Ts?1若R=1Ω，C=0.01F, 则T=RC=0.01s。

传递函数 Ф(s)= 1/(0.01s+1) 求单位阶跃响应的MATLAB程序如下：

[设 K=1、 T=0.01 ]

% Example

clear clear all num=[1]； den=[0.01 1]； step(num,den)

执行后可得如下图形：

图5-2

2. 求当K=1, T=0.1, 0.5, 1 , 2s时的阶跃响应，记录曲线列表求出 ts并分析。 [为读数方便，可加入step(num,den)；grid on。数据可保留两位有效数字] （二）位置随动系统可以用如下二阶系统模型描述：

?nC(s) ?(s)??22R(s)s?2??ns??n2ωn—自然频率, ξ—相对阻尼系数

1．试绘制ωn=6, ξ=0.2, 0.4, …… 1.0, 2.0时的单位阶跃响应。 MATLAB程序： % Example 2.1 wn=6;

kosi=[0.1:0.2:1.0 ,2.0]； figure(1) hold on for kos=kosi

num=wn.^2；

den=[1,2*kos*wn,wn.^2]； step(num,den)

end

title(‘Step Response’) hold off

2．绘制典型二阶系统 ,当ξ=0.7, ωn=2, 4, 6, 8时的单位阶跃响应。 MATLAB程序：

% Example 2.2 w=[2:2:8]； kos=0.5； figure(1) hold on for wn=w num=wn.^2；

den=[1,2*kos*wn,wn.^2]； step(num,den) end

title(‘Step Response’) hold off

要求记录1、2曲线波形,并求相应的σ%、tr、ts、tp列表分析实验 结果，讨论参数变化对系统的影响。

3．求二阶系统的ξ=0.5, ωn=10时的单位冲激响应。

?(s)? MATLAB程序：

?n2s?2??ns??n22

%Example 2.3 % wn =10； kos=0.5； figure(1) num=wn.^2；

den=[1,2*kos*wn, wn.^2]； impulse(num,den) title(‘Impulse Response’)； 记录曲线波形并求ts、tp。

4．求高阶系统的单位阶跃响应:

3(s2?5s?7) ?(s)?4 32s?6s?8s?4s?1 MATLAB程序：

% Example 2.4 num=[3 15 21]； den=[1 6 8 4 1]； step (num,den);grid title(‘ Step Response’)

记录3、4波形并求σ%、tr、ts、tp。 上述程序如加语句： [z, p]=tf2zp(num,den)

则可以求出零极点，从而可判断系统的稳定性。

四．实验环境

PC微机 MATLAB系统

五．实验内容和步骤

1．试绘制ωn=6, ξ=0.2, 0.4, …… 1.0, 2.0时的单位阶跃响应。

σ% tr ts tp

本文来源：https://www.bwwdw.com/article/xbcg.html