实验控制新版系统的暂态特性分析.doc

实验2 控制系统暂态特性分析

一、实验目
1、学习和掌握运用MATLAB进行系统时域响应求解和仿真办法。
2、考察二阶系统时间响应，研究二阶系统参数对系统暂态特性影响。
二、实验原理
1、系统暂态性能指标
控制系统暂态性能指标常以一组时域量值形式给出，这些指标普通由系统单位阶跃响应定义出来，这些指标分别为：
（1）延迟时间：响应曲线初次达到稳态值50%所需时间。
（2）上升时间：响应曲线从稳态值10%上升到90%所需要时间，对于欠阻尼系统，普通指响应曲线初次达到稳态值时间。
（3）峰值时间：响应曲线第一次达到最大值时间。
（4）调节时间：响应曲线开始进入并保持在容许误差（±2%或±5%）范畴内所需要时间。
（5）超调量：响应曲线最大值和稳态值之差，通惯用比例表达

其中y(t)为响应曲线。
在MATLAB中求取单位阶跃响应函数为step，其用法如下：
step(sys) 在默认时间范畴内绘出系统响应时域波形
step(sys，T) 绘出系统在0-T范畴内响应时域波形
step(sys，ts:tp:te) 绘出系统在ts-te范畴内，以tp为时间间隔取样响应波形
[y，t] = step(…) 该调用格式不绘出响应波形，而是返回响应数值向量及对时间响应向量。
系统暂态性能指标可以依照上述定义，在响应曲线上用鼠标读取核心点或通过搜索曲线相应数值向量中核心点来拟定。
三、实验内容
1、已知单位负反馈系统前向通道传递函数为

试用MATLAB绘制系统单位阶跃响应曲线。
实验代码及成果：
>> num1 = [80];
>> den1 = [1 2 0];
>> sys1 = tf(num1，den1)

Transfer function:
80
---------
s^2 + 2 s

>> step(sys1)
>> sys = feedback(sys1，1，-1)

Transfer function:
80
--------------
s^2 + 2 s + 80

>> step(sys)

2、已知二阶系统

（1），试用MATLAB绘制系统单位阶跃响应曲线，并求取系统暂态指标。
（2）从0变化到2，求此系统单位阶跃响应。
（3）从0变化到1（求此系统单位阶跃响应。
（4）观测上述实验成果，分析这两个特性参数对系统暂态特性影响。
实验代码及成果：
%Exp2_2.m

a = input('a=');
b = input('b=');
T = input('T=');
num = [b^2];
den = [1，2*a*b，b^2];
sys = tf(num，den);
step(sys，T)
grid on

(1)
>> Exp2_2
a=0.6
b=5
T=3

延迟时间：0.272s；上升时间：0.554s；峰值时间：0.796s； 调节时间： 2% 1.19s 5% 1.04s；超调量：9.48%

(2)

>> Exp2_2
a=0
b=1
T=10

>> Exp2_2
a=0.5
b=1
T=10

>> Exp2_2
a=1
b=1
T=10

>> Exp2_2
a=1.5
b=1
T=15

>> Exp2_2
a=2
b=1
T=20

(3)
>> Exp2_2
a=0.5
b=0.2
T=50

>> Exp2_2
a=0.5
b=0.4
T=30

>> Exp2_2
a=0.5
b=0.6
T=20

>> Exp2_2
a=0.5
b=0.8
T=15

>> Exp2_2
a=0.5
b=1
T=10

(4)
由上述实验成果易知，当一定期越大，，，越小，阐明系统迅速性更佳，而保持不变，阐明只与关于。
当一定期，越大，，，越大，但是超调量会下降。

四、收获与体会
应用MATLAB分析二阶系统性能具备简便，直观特点。通过控制变量法进行研究，加深了对二阶系统时域性能指标结识，以及，对系统影响。同步通过本次实验，进一步熟悉了MATLAB基本操作。特别是对于单位负反馈系统求取单位阶跃响应时要格外注意，不能忘掉反馈。