MATLAB仿真分析软件介绍实验.doc

实验三 MATLAB仿真分析软件介绍

一．实验目的

1． 了解和熟悉matlab在自控原理的应用。

二．实验内容

1．熟悉和了解Matlab软件。
2．传递函数的Matlab实现。
3．用Matlab对典型环节（参见实验一）的阶跃响应进行仿真。
4．控制系统时域分析的matlab实现方法。

三．实验步骤

1． 在pc机上，打开Matlab软件，自行认识和熟悉并能简单应用。
2. 传递函数模型

调用函数的格式为G＝tf(num,den),
其中：num=,den=
例：，
在MATLAB命令窗口中可输入：
num=[1,5];
den=[1,2,3,4,5];
G=tf(num,den)
运行结果为:
transfer function:
s + 5
-----------------------------
s^4 + 2 s^3 + 3 s^2 + 4 s + 5

3.了解和熟悉Matlab后，按照实验一附录中各个典型环节的传递函数和参数，用Matlab中simulink建立模型后，点击运行按钮，进行仿真，观察其结果。
以实验一的积分环节为例进行说明，积分环节的传递函数为： ，于是，实验参数取R0＝100k，C＝1uF，R=10k。所以T=0.1，即传递函数为。打开MATlab软件，点击simulink按钮则打开一个名为simulink library browser窗口，选择File〉〉new〉〉model进行建立新的模型。在窗口左边栏里提供了建模所需要的。输入为阶跃信号，在sources中选择step信号源；在coutinuous中选择积分传函，并设置参数；输出选择用sinks中的模拟示波器scope。连接模型，数学模型如图13所示。运行并双击示波器节点观察输出结果。

图13 积分环节阶跃响应的simulink仿真数学模型
4. 控制系统时域分析
例1 系统闭环特征方程为,试确定特征方程根在S平面的位置,并分别判断闭环稳定性。
MATLAB语句为:
d=[1 20 9 100];
r=roots(d)
解为：
r =
-19.8005
-0.0997 + 2.2451i
-0.0997 - 2.2451i
特征方程的根全在s的左半平面，该系统是稳定的。
例2 已知某单位反馈系统的开环传递函数为,求该系统的单位阶跃响应。
MATLAB语句为:
numg=[1 1];
deng=[1 5 0];
numh=[1];
denh=[1];
[num,den]=feedback(numg,deng,numh,denh); %求系统的闭环传递函数
figure;
step(num,den)
grid on

图14 单位阶跃响应图

例3 已知二阶系统的传递函数为：
，，求时的阶跃响应。
wn=5;
w2=wn*wn;
num=[w2];
figure;
for zeta=0.5:0.5:2
den=[1 2*zeta*wn w2];
step(num,den);
hold on
end
grid on

图15不同阻尼比的阶跃响应
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