matlab仿真实例.docx
《matlab仿真实例.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《matlab仿真实例.docx（16页珍藏版）》请在冰点文库上搜索。
matlab仿真实例
实验五MATLAB及仿真实验
一、控制系统的时域分析
（一）稳定性
1、系统传递函数为G（s），试判断其稳定性。
程序：
>>num=[3,2,5,4,6];
>>den=[1,3,4,2,7,2];
>>sys=tf（num,den）;
>>figure
（1）;
>>pzmap（sys）;
>>title（'零极点图'）
由图可知：
在S右半平面有极点，因此可知系统是不稳定的。
2、用MATLAB求出G（s）=（s^2+2*s+2）/（s^4+7*s^3+5*s+2）的极点。
程序及结果：
>>sys=tf（[1,2,2],[1,7,3,5,2]）;
>>p=pole（sys）
p=
-6.6553
0.0327+0.8555i
0.0327-0.8555i
-0.4100
（二）阶跃响应
1、二阶系统G（s）=10/s^2+2*s+10
1）键入程序，观察并记录单位阶跃响应曲线：
程序：
>>sys=tf（10,[1,2,10]）;
>>step（sys）;
>>title（'G（s）=10/s^2+2*s+10单位阶跃响应曲线'）
2）计算系统闭环跟、阻尼比、无阻尼振荡频率，并记录：
程序及结果：
>>sys=tf（10,[1,2,10]）;
>>p=pole（sys）
p=
-1.0000+3.0000i
-1.0000-3.0000i
>>[wn,z]=damp（sys）
wn=
3.1623
3.1623
z=
0.3162
0.3162
3）记录实际测取的峰值大小，峰值时间和过渡过程时间，并填表：
实际值
理论值
峰值Cmax
1.35s
峰值时间tp
1.05s
过渡时间
ts
+5%
3.54s
+2%
3.18s
程序：
>>sys=tf（10,[1,2,10]）;
>>step（sys）;
>>title（'G（s）=10/s^2+2*s+10单位阶跃响应曲线'）
4）修改参数，分别实现ξ=1和ξ=2的响应曲线，并记录：
ξ=1：
程序：
>>zeta=1;
>>wn=sqrtm（10）
wn=
3.1623
>>sys=tf（10,[1,2*wn*zeta,10]）;
>>step（sys）
>>title（'ξ=1响应曲线'）
（图见下页）
ξ=2：
程序：
>>zeta=2;
>>wn=sqrtm（10）
wn=
3.1623
>>sys=tf（10,[1,2*wn*zeta,10]）；
>>step（sys）
>>title（'ξ=2响应曲线'）
（曲线见下页）
5）修改参数，分别实现wn1=wn/2和wn2=2*wn的响应曲线，并记录：
wn1=w0/2：
程序：
>>wn=sqrtm（10）
wn=
3.1623
>>zeta=2/（wn*2）
zeta=
0.3162
>>wn1=wn/2
wn1=
1.5811
>>sys=tf（（wn1）^2,[1,2*wn1*zeta,（wn1）^2]）;
>>step（sys）
>>title（'wn1=wn/2响应曲线'）（曲线见下页）
wn2=2*wn：
程序：
>>wn=sqrtm（10）
wn=
3.1623
>>zeta=2/（wn*2）
zeta=
0.3162
>>wn2=2*wn
wn2=
6.3246
>>sys=tf（（wn2）^2,[1,2*wn2*zeta,（wn2）^2]）;
>>step（sys）
>>title（'wn2=wn*2响应曲线'）
2、作出以下系统的阶跃响应曲线，并与原系统响应曲线进行比较，作出相应实验分析结果。
1）G1（s）=（2*s+10）/（s^2+2*s+10）
程序：
>>sys=tf（10,[1,2,10]）;
>>step（sys）
>>holdon
>>sys=tf（[2,10],[1,2,10]）;
>>step（sys）
>>gtext（'\leftarrowG（s）'）;
>>gtext（'\leftarrowG1（s）'）;
>>title（'G1（s）与G（s）阶跃响应曲线'）
（曲线见下页）
实验分析结果：
G1（s）与原系统响应曲线相比，峰值增加，峰值时间、上升时间、调节时间提前，最终稳定值相等。
2）G2（s）=（s^2+0.5*s+10）/（s^2+2*s+10）
程序：
>>sys=tf（10,[1,2,10]）;step（sys）
>>sys=tf（10,[1,2,10]）;
>>step（sys）
>>holdon
>>sys=tf（[1,0.5,10],[1,2,10]）;
>>step（sys）
>>gtext（'\leftarrowG（s）'）;
>>gtext（'\leftarrowG2（s）'）;
>>title（'G2（s）与G（s）阶跃响应曲线'）
（曲线见下页）
实验分析结果：
G2（s）与原系统响应曲线相比，峰值减小，峰值时间增加、上升时间减小、调节时间增加，最终稳定值相等。
3）G3（s）=（s^2+0.5*s）/（s^2+2*s+10）
程序：
>>sys=tf（10,[1,2,10]）;
>>step（sys）
>>holdon
>>sys=tf（[1,0.5],[1,2,10]）;
>>step（sys）
>>gtext（'\leftarrowG（s）'）;
>>gtext（'\leftarrowG3（s）'）
>>title（'G3（s）与G（s）阶跃响应曲线'）（曲线见下页）
实验分析结果：
G3（s）与原系统响应曲线相比，峰值减小，峰值时间减小、上升时间减小、调节时间增加，最终稳定值不相等。
4）G4（s）=s/（s^2+2*s+10）
程序：
>>sys=tf（10,[1,2,10]）;
>>step（sys）
>>holdon
>>sys=tf（1,[1,2,10]）;
>>step（sys）
>>gtext（'\leftarrowG（s）'）;
>>gtext（'\leftarrowG4（s）'）;
>>title（'G4（s）与G（s）阶跃响应曲线
实验分析结果：
G4（s）与原系统响应曲线相比，峰值减小，峰值时间、上升时间、调节时间都相等，最终稳定值不相等。
3、单位阶跃响应：
C（s）/R（s）=25/（s^2+4*s+25）求该系统单位阶跃响应曲线，并在所得图形上加网格和标题：
程序：
>>sys=tf（25,[1,4,25]）;
>>step（sys）
>>gridon;
>>title（'C（s）/R（s）=25/（s^2+4*s+25）单位阶跃响应曲线'）
（图见下页图一）
（二）系统动态特性分析
用MATLAB求二阶系统G（s）=120/（s^2+12*s+120）和G（s）=0.01/（s^2+0.002*s+0.01）的峰值时间tp上升时间tr调整时间ts超调量σ%。
G（s）=120/（s^2+12*s+120）：
程序：
>>sys=tf（120,[1,12,120]）;
>>step（sys）
>>title（'G（s）=120/（s^2+12*s+120）单位阶跃响应曲线'）
（曲线见下页图二）
峰值时间tp=0.34s上升时间tr=0.158s调整时间ts=0.532s超调量σ%=12.8%
G（s）=0.01/（s^2+0.002*s+0.01）
程序：
>>sys=tf（0.01,[1,0.002,0.01]）;
>>step（sys）
>>title（'G（s）=0.01/（s^2+0.002*s+0.01）单位阶跃响应曲线'）
（图见图三）
峰值时间tp=32s上升时间tr=10.3s调整时间ts=3.9e+003s超调量σ%=96.7%
图一
图二
图三
升级会员 