实验二-MATLAB用于时域分析

实验二MATLAB用于时域分析一、实验目的通过使用MATLAB完成系统的输出响应分析、稳定性分析、求动态性能指标以及稳态误差分析等工作。二、实验原理在MATLAB中，可以通过单输入单输出系统的传递函数，进行系统的脉冲响应，阶跃响应以及一般输入响应等时域分析。用到以下函数：单位阶跃响应step(num,den,t)单位脉冲响应impluse(num,den,t)一般输入响应y=Isim(num,den,u,t)时间t是事先定义的矢量，u为输入信号。此外，还可以求出系统的超调量，调节时间以及稳态误差。SIMULINK是MATLAB的一个附加组件，用来提供一个系统的建模、动态仿真及综合分析的工作平台。SIMULINK模型可以用来模拟线性或非线性、连续或离散，或者两者混合的系统，即可用它来模拟几乎所有的动态系统。三、实验内容通过MATLAB以及其中的SIMULINK完成系统的输出响应分析、稳定性分析、求动态性能指标以及稳态误差分析等工作。四、实验代码1、一阶系统响应sys1=tf([100],[10]);sys2=tf([0.1],[1]);sys=feedback(sys1,sys2);step(sys)2、二阶系统响应wn=1t=0:0.1:12;num=[1];zeta1=0;den1=[12*zeta11];zeta3=0.3;den3=[12*zeta31];zeta5=0.5;den5=[12*zeta51];zeta7=0.7;den7=[12*zeta71];zeta9=1.0;den9=[12*zeta91];[y1,x,t]=step(num,den1,t);[y3,x,t]=step(num,den3,t);[y5,x,t]=step(num,den5,t);[y7,x,t]=step(num,den7,t);[y9,x,t]=step(num,den9,t);plot(t,y1,t,y3,t,y5,t,y7,t,y9)gridon;3、稳定性分析den=[11224];roots(den)4、求动态性能指标t=0:0.01:2;num=[1000]';den=[134.51000];[y,x,t]=step(num,den,t);plot(t,y);maxy=max(y);yes=y(length(t));pos=100*(maxy-yes)/yesfori=1:1:201ify(i)==maxy,n=i;endendtp=(n-1)*0.01fori=1:1:201if(y(i)1.05&y(i)0.95),n=i;endbreak;endts=(n-1)*0.015、稳态误差分析t=0:0.1:15;[num1,den1]=cloop([1],[11]);[num2,den2]=cloop([1],[110]);[num3,den3]=cloop([41],[1100]);y1=impulse(num1,den1,t);y2=impulse(num2,den2,t);y3=impulse(num3,den3,t);subplot(311);plot(t,y1);subplot(312);plot(t,y2);subplot(313);plot(t,y3);er1=0-y1(length(t))er2=0-y2(length(t))er3=0-y3(length(t))6、求单位阶跃响应及其稳态误差t=0:0.1:20[num1,den1]=cloop([1],[11]);[num2,den2]=cloop([1],[110]);[num3,den3]=cloop([41],[1100]);y1=step(num1,den1,t);y2=step(num2,den2,t);y3=step(num3,den3,t);subplot(311);plot(t,y1);subplot(312);plot(t,y2);subplot(313);plot(t,y3);er1=1-y1(length(t));er2=1-y2(length(t));er3=1-y3(length(t));7、求单位斜坡响应及其稳态误差t=0:0.1:20;t1=0:0.1:100;[num1,den1]=cloop([1],[11]);[num2,den2]=cloop([1],[110]);[num3,den3]=cloop([41],[1100]);y1=step(num1,[den10],t1);y2=step(num2,[den20],t);y3=step(num3,[den30],t);subplot(311);plot(t1,y1,t1,t1);subplot(312);plot(t,y2,t,t);subplot(313);plot(t,y3,t,t);er1=t1(length(t1))-y1(length(t1))er2=t(length(t))-y2(length(t))er3=t(length(t))-y3(length(t))8、实例分析kp=[0.116];t=[0:0.01:1];num1=303.03*kp(1);den1=[0.000010.006330.2016721.21*kp(1)+1];y1=step(num1,den1,t);num2=303.03*kp(2);den2=[0.000010.006330.2016721.21*kp(2)+1];y2=step(num2,den2,t);subplot(211);plot(t,y1);subplot(212);plot(t,y2);gtext('kp=0.11');gtext('kp=6');9、SIMULINK用于系统仿真五、实验结果1、一阶系统响应2、二阶系统响应3、稳定性分析4、求动态性能指标5、稳态误差分析6、求单位阶跃响应及其稳态误差7、求单位斜坡响应及其稳态误差8、实例分析9、SIMULINK用于系统仿真六、实验总结通过本次实验实现了用MATLAB完成系统的输出响应分析、稳定性分析、求动态性能指标以及稳态误差分析等工作。七、实验心得通过本次实验学会了使用SIMULINK，加深了对时域分析的理解，并为以后用MATLAB完成实验打下了基础。