matlab第5章VIP专享VIP免费

1第第55章时域分析法章时域分析法本章要求熟悉和掌握时域分析法，并能使用MATLAB/Simulink对控制系统进行时域分析。25.3MATLAB/Simulink在时域分析中的应用常用时域分析函数1．单位阶跃响应函数step()①基本格式：step(num,den,t)%绘制单位阶跃响应曲线y=step(num,den,t)%返回输出响应值yt：仿真时间，t=t1:step:t2，t1~t2时间范围内，以时间间隔step采样t可缺省，由系统选定仿真时间，即step(num,den)y=step(num,den)3②多系统单位阶跃响应：step(sys1,sys2,…)在同一幅图中绘制多条单位阶跃响应曲线。可以定义每条响应曲线的颜色、线型和标记。如：step(sys1,’r’,sys2,’y--’,sys3,’gx’)③返回响应输出值：[y,x,t]=step(num,den)[y,x,t]=step(num,den,t)t：仿真时间，由系统模型的特性自动生成。状态变量x返回为空矩阵。可省略不写。4【例】已知传递函数模型绘制单位阶跃响应曲线。51)(2ssssG562．单位脉冲响应函数impulse()格式与用法同step()绘制单位脉冲响应曲线impulse(num,den)impulse(num,den,t)求单位脉冲响应的数值解y=impulse(num,den,t)[y,x,t]=impulse(num,den)7已知描述某连续系统的微分方程为)()(8)()(2tftytyty绘出系统的单位阶跃响应曲线和单位脉冲响应曲线。83．线性定常系统对任意输入的响应函数lsim()常用的格式有：①lsim(sys,u,t)绘制系统sys在输入为u,t所定义的信号时，系统的零状态响应曲线②y=lsim(sys,u,t)不绘制响应曲线，求出响应值u:输入信号；t:等距时间的采样点；y:响应的输出；如：t=0:0.01:5;u=sin(t);lism(sys,u,t)系统sys对输入u(t)=sin(t)持续5秒时间的响应。9某连续系统的微分方程为)(2)()()(2)(tftftytyty求当输入信号为时，系统的零状态响应曲线。tetf2)(105.3.1.2时域响应应用举例【例5.1】已知系统的闭环传递函数为求单位阶跃响应曲线和单位斜坡响应曲线。14.01)(2sssG11解：MATLAB程序代码如下：num=[1];den=[1,0.4,1];%分子分母多项式系数t=[0:0.1:10];%响应时间u=t;%u为单位斜坡输入y=step(num,den,t);%单位阶跃响应y1=lsim(num,den,u,t);%单位斜坡响应plot(t,y,’b-’,t,y1,’r:’);%两条响应曲线绘制在同一个图上grid%添加栅格xlabel(‘time[sec]t’);ylabel(‘y’);%标注横、纵坐标轴title(‘单位阶跃和单位斜坡输入响应曲线’)；%添加图标题legend(‘单位阶跃响应曲线’，‘单位斜坡响应曲线’)%添加文字标注121314【例5.2】已知单位负反馈系统，其开环传递函数为，系统输入信号为如图所示的三角波，求取系统输出响应，并将输入输出信号对比显示。1102)(2ssssG01234-1115解：MATLAB程序代码如下：numg=[1,2];deng=[1,10,1];%开环传递函数分子分母系数[num,den]=cloop(numg,deng,-1)；%单位负反馈传递函数v1=[0:0.1:1];v2=[0.9:-0.1:-1];v3=[-0.9:0.1:0];u=[v1,v2,v3]；%产生三角波t=[0:0.1:4];%仿真时间y=lsim(num,den,u,t);%求取系统在三角波输入下的响应plot(t,y,’-b’,t,u,’r:’);%将输入的三角波和输出的响应曲线绘制在同一个图上grid%添加栅格xlabel(‘times’);ylabel(‘y’);%标注横、纵坐标轴title(‘三角波输入和输入下的响应曲线’)；%添加图标题legend(‘响应曲线’，‘三角波输入’）%添加文字标注16%返回响应值，不绘制曲线17%返回响应值，不绘制曲线1819【例5.3】已知单位负反馈系统，其开环传递函数为，系统输入信号为如图所示的锯齿波，用simulink求取系统输出响应，并将输入输出信号对比显示。1102)(2ssssG01481220解：锯齿波：sources→signalgenerator减法：mathoperations→subtract传递函数：continuous→transferFcn输入、输出信号组合：SignalRouting→Mux示波器模块：sinks→scope图5.13simulink模型21图5.14锯齿波参数设置界面22图5.15输出曲线设置设置yy轴最小值轴最小值-1-1，，最大值最大值11模型连好后仿真，仿真结束后双击示波器，输出图形如下：23例5.4单位负反馈系统，开环传递函数为G1(s)和G2(s)的串联,系统输入信号为r(t)=sin(t)，用simulink求取系统输出响应，并将输入输出信号对比显示。441)(222ssssG,)3)(1(...