基于matlab的二阶动态系统特性分析VIP免费

测控技术基础课程设计设计题目：基于matlab的二阶动态系统特性分析姓名：学号：专业：机械电子班级：指导教师：2014年6月26日---年6月26日目录第一章二阶系统的性能指标1.1一般系统的描述1.2二阶系统的性能指标第二章二阶系统基于matlab的时域分析2.1用matlab求二阶系统的动态性能指标2.2二阶系统的动态响应分析2.2.1二阶系统的单位阶跃响应与参数的关系2.2.2二阶系统的单位阶跃响应与参数的关系.第三章设计体会参考文献1.二阶系统的性能指标1.1.一般系统的描述凡是能够用二阶微分方程描述的系统称为二阶系统。从物理上讲，二阶系统包含两个独立的储能元件，能量在两个元件之间交换，是系统具有往复震荡的趋势。当阻尼比不够充分大时，系统呈现出震荡的特性，所以，二阶系统也称为二阶震荡环节。很多实际工程系统都是二阶系统，而且许多高阶系统在一定条件下也可以简化成为二阶系统近似求解。因此，分析二阶系统的时间相应具有重要的实际意义。传递函数可以反映系统的结构参数，二阶系统的典型传递函数是：其中，为二阶系统的无阻尼固有频率，称为二阶系统的阻尼比。1.2.二阶系统的性能指标系统的基本要求一般有稳定性、准确性和快速性这三个指标。系统分析及时对这三个指标进行分析。建立系统的数学模型后，就可以用不同的方法来分析和研究系统，以便于找出工程中需要的系统。在时域内，这三个方面的性能都可以通过求解描述系统的微分方程来获得，而微分方程的解则由系统的结构参数、初始条件以及输入信号所决定。上升时间：当系统的阶跃响应第一次达到稳态值的时间。上升时间是系统响应速度的一种度量。上升时间越短，响应速度越快。峰值时间:系统阶跃响应达到最大值的时间。最大值一般都发生在阶跃响应的第一个峰值时间，所以又称为峰值时间。调节时间：当系统的阶跃响应衰减到给定的误差带内，并且以后不再超出给定的误差带的时间。最大超调量:相应曲线的最大峰值与稳态值的差称为最大超调量，即或者不以百分数表示，则记为最大超调量反映了系统输出量在调节过程中与稳态值的最大偏差，是衡量系统性能的一个重要的指标。在实际应用中，常用的动态性能指标多为上升时间、调节时间和超调量。通常，用或评价系统的响应速度；用评价系统的阻尼程度；而是同时反映响应速度和阻尼程度的综合性能指标。2.二阶系统基于matlab的时域分析2.1.用matlab求二阶系统的动态性能指标已知二阶系统的传递函数为：编写matlab程序求此系统的性能指标clc,clearnum=[2.7];den=[1,0.8,0.64];t=0:0.01:20;step(num,den,t);[y,x,t]=step(num,den,t);%求单位阶跃响应maxy=max(y);%响应的最大偏移量yss=y(length(t));%响应的终值pos=100*(maxy-yss)/yss;%求超调量fori=1:2001ify(i)==maxyn=i;endendtp=(n-1)*0.01;%求峰值时间y1=1.05*yss;y2=0.95*yss;i=2001;whilei>0i=i-1;ify(i)>=y1y(i)<=y2;m=i;breakendendts=(m-1)*0.01;%求调节时间title('单位阶跃响应')Grid运行程序后，得到此二阶系统的单位跃阶响应曲线0246810121416182000.511.522.533.544.55System:sysTime(sec):4.61Amplitude:4.91System:sysTime(sec):17.4Amplitude:4.22System:sysTime(sec):3.03Amplitude:4.23System:sysTime(sec):7.6Amplitude:4.21单位阶跃响应Time(sec)Amplitude图2-1二阶系统的单位跃阶响应曲线通过matlab求得的性能指标为：最大超调量为：=16.3357%峰值时间为：=4.5300调节时间为：=6.61002.2.二阶系统的动态响应分析2.2.1.二阶系统的单位阶跃响应与参数的关系.已知二阶系统传递函数为设定时，试计算当阻尼比从0.1到1时二阶系统的阶跃响应，编写matlab程序，如下所示：clc,clearnum=1;y=zeros(200,1);i=0;forbc=0.1:0.1:1den=[1,2*bc,1];t=[0:0.1:19.9]';sys=tf(num,den);i=i+1;y(:,i)=step(sys,t);endmesh(flipud(y),[-100,20])运行该程序，绘制一簇阶跃响应三维图，如图所示051005010015020000.511.52图2-2阶跃响应三维图由图可知，系统阻尼比的减小，直接影响到系统的稳定性，阻尼比越小系统的稳定性越差。越接近于1时，系统越接近于临界稳定当阻尼比=-0.05、0.1、1.2时的时域特性仿真程序为：clc,clearnum=1;y=zero...