试验二典型系统的时域响应分析试验仿真报告答案

实验二典型系统的时域响应分析1. 实验目的1) 通过用 MATLAB 及SIMULINK 对控制系统的时域分析有感性认识。2) 明确对于一阶系统，单位阶跃信号、单位斜坡信号以及单位脉冲信号的响应曲线图。3) 对于二阶系统阶跃信号的响应曲线图以及不同阻尼比、不同自然角频率取值范围的二阶系统曲线比较图。4) 利用 MATLAB 软件来绘制高阶控制系统的零极点分布图，判断此系统是否有主导极点，能否用低阶系统来近似，并将高阶系统与低阶系统的阶跃响应特性进行比较5）编制简单的M文件程序。2. 实验仪器PC计算机一台，MATLAB软件 1套3. 实验内容1）一阶系统的响应（1) 一阶系统的单位阶跃响应在SIMULINK 环境下搭建图1的模型，进行仿真，得出仿真曲线图。理论分析： C（s）=1/[s+1)]由拉氏反变换得h(t)=1-e^(-t/ (t>=0) 由此得知，图形是一条单调上升的指数曲线，与理论分析相符。（2) 一阶系统的单位斜坡响应在 SIMULINK 环境下搭建图2 的模型，将示波器横轴终值修改为12 进行仿真，得出仿真曲线图。理论分析： C（s）=1/[s^2(4s+1)] 可求的一阶系统的单位斜坡响应为c(t)=(t-4)+4e^(-t/4) e(t)=r(t)-c(t)=4-4e^(-t/4) 当 t=0 时， e(t)=0, 当趋于无穷时，误差趋于常值4. 3） 一阶系统的单位脉冲响应在medit 环境下，编译一个.m 文件，利用 impulse （）函数可以得出仿真曲线图。此处注意分析在SIMULINK 环境中可否得到该曲线图。理论分析： C（s）=5/+2)=(5/2)/+1) 可求的 g(t)=^(-t/, 是一个单调递减的函数。两种环境下得到的曲线图不一致。2）二阶系统的单位阶跃响应二阶系统的闭环传递函数标准形式为其阶跃响应可以分以下情况解出①当0 时，系统阶跃响应为)cos(1)(ttcn②当10时，系统阶跃响应为)sin(111)(2tetcdtn其中/121tg，21nd③当1时，系统阶跃响应为tnnettc)1(1)(④当1时，系统阶跃响应为21221121)(ttneetc其中121，122（1）自然角频率1n选取不同阻尼比0,,,,,,，用 MATLAB得到二阶系统阶跃响应曲线。二阶系统对系统响应的影响阻尼比0 系统状态无阻尼状态欠阻尼状态临界阻尼状态过阻尼状态对系统响应的影响系统的暂态响应是恒定振幅的周期函数系统的暂态响应是振幅随时间按指数规律衰减的周期函数，阻尼比越大，振幅衰减的越快系统的单位阶跃响应随时间的推移单调增长，在时间趋于无穷大时，系统响应的最大超调量为 0 暂态响应随时间按指数规律单调衰减。系统无超调，但过程缓慢。分析：当 wn 一定时，...