2022年matlap设计报告.pdf

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1、 Matlab仿真实验报告实验一1 线性系统的稳定性分析(1) 若线性系统的闭环传递函数为，试绘制其零极点分布25425)(2sssG，试绘制其零极点分布图，并据此判断系统的稳定性。编译代码如下（1）num=25+ den=1 4 25 G=tf(num,den) pzmap(G) 运行结果如下：-2-1.8-1.6-1.4-1.2-1-0.8-0.6-0.4-0.20-5-4-3-2-1012345Pole-Zero MapReal AxisImaginaryAxis结论：系统稳定精品资料 - - - 欢迎下载 - - - - - - - - - - - 欢迎下载 名师归纳 - - - -

2、- - - - - -第 1 页，共 9 页 - - - - - - - - - - （2）若线性系统的闭环传递函数为，求出该闭环传递函为) 92 . 12() 12 . 02( 9Gssssss）（， 求出该闭环函数的所有极点，并据此判断系统的稳定性。编译代码如下： p=1 1.2 9 0 r=roots(p) 运行结果：r = 0 -0.6000 + 2.9394i -0.6000 - 2.9394i 结论：系统稳定2分析1Ts1的单位阶跃响应分析(1) 试在同一坐标系中绘制当时间常数分别为0.1, 1, 2, 5, 10 时，闭环系统的单位阶跃响应曲线，分析时间常数T 对系统响应性能的影

3、响。num=1den1=0.1 1den2=1 1den3=2 1den4=5 1den5=10 1g1=tf(num,den1)g2=tf(num,den2)g3=tf(num,den3)g4=tf(num,den4)g5=tf(num,den5)step(g1,g2,g3,g4,g5)精品资料 - - - 欢迎下载 - - - - - - - - - - - 欢迎下载 名师归纳 - - - - - - - - - -第 2 页，共 9 页 - - - - - - - - - - 010203040506000.10.20.30.40.50.60.70.80.91Step ResponseT

4、ime (sec)Amplitude结论：时间常数 T 越小，系统响应得越快 . 3二阶系统22222Gnnnsss）（的单位阶跃响应分析(1) 当,1n，0.7时， 绘制系统的单位阶跃响应曲线， 从图像上读出此时系统响应的峰值、 超调量、上升时间和调整时间。 另外我们还可以用阶跃响应函数step( )获得系统输出量，若将输出量返回到变量y 中，可以调用如下格式y,t=step(G)，该函数还同时返回了自动生成的时间变量t ，对返回的这一对变量 y 和 t 的值进行计算，可以得到时域性能指标。例如求峰值可以用如下命令实现 Y,k=max(y); peaktime=t(k)试用此种方法编程求出系

5、统响应的峰值、超调量、上升时间和调整时间。代码如下：num=1den=1 1.4 1g=tf(num,den)figure(1)step(g)y,t=step(g) 运行结果如下：)精品资料 - - - 欢迎下载 - - - - - - - - - - - 欢迎下载 名师归纳 - - - - - - - - - -第 3 页，共 9 页 - - - - - - - - - - 01234567800.20.40.60.811.21.4Step ResponseTim e (sec)Amplitudey,t=step(G) Y,k=max(y) peaktime=t(k) peaktime =4

6、.4172 (2) 当1n时，试在同一坐标系中绘制当分别等于0.1, 0.3, 0.5, 0.7, 0.9, 1, 2, 10 时系统的单位阶跃响应曲线，并分析阻尼比对系统响应性能的影响。代码如下：num=1den1=1 0.2 1den2=1 0.6 1den3=1 1 1den4=1 1.4 1den5=1 1.8 1den6=1 2 1 den7=1 4 1den8=1 20 1g1=tf(num,den1)g2=tf(num,den2)g3=tf(num,den3)g4=tf(num,den4)g5=tf(num,den5)g6=tf(num,den6)g7=tf(num,den7)g

7、8=tf(num,den8)figure(1)精品资料 - - - 欢迎下载 - - - - - - - - - - - 欢迎下载 名师归纳 - - - - - - - - - -第 4 页，共 9 页 - - - - - - - - - - step(g1,g2,g3,g4,g5,g6,g7,g8)02040608010012000.20.40.60.811.21.41.61.8Step ResponseTime (sec)Amplitude结论：由图可知当无阻尼固有频率一定时，阻尼比越大，prtt ，变大，NtMsp，变小。（3）当0.7时，试在同一坐标系中绘制当分别等于2, 4, 6,

8、8, 10 时系统的单位阶跃响应曲线，并分析无阻尼自然频率n对系统响应性能的影响。num1=4num2=16num3=36num4=64num5=100den1=1 2.8 4den2=1 5.6 16den3=1 8.4 36den4=1 11.2 64den5=1 14 100g1=tf(num1,den1)g2=tf(num2,den2)g3=tf(num3,den3)精品资料 - - - 欢迎下载 - - - - - - - - - - - 欢迎下载 名师归纳 - - - - - - - - - -第 5 页，共 9 页 - - - - - - - - - - g4=tf(num4,d

9、en4)g5=tf(num5,den5)figure(1)step(g1,g2,g3,g4,g5) 00.511.522.533.5400.20.40.60.811.21.4Step ResponseTime (sec)Amplitude精品资料 - - - 欢迎下载 - - - - - - - - - - - 欢迎下载 名师归纳 - - - - - - - - - -第 6 页，共 9 页 - - - - - - - - - - 结论： 当阻尼比不变时， 无阻尼固有频率越大srpttt，越小，而对NMp，没影响。 4线性系统的任意输入响应分析(1) 求闭环控制系统5221ssGss）（的方波

10、响应， 其中方波周期为 6 秒，持续仿真 12 秒，采样周期为 0.1 秒。代码如下：（1）num=1 1 den=1 2 5 g=tf(num,den) U,T=gensig(square,6,12) y,x=lsim(num,den,U,T) grid on plot(T,y) 024681012-0.2-0.100.10.20.30.40.5(2) num=25 den=1 4 0 g=tf(num,den) U,T=gensig(sin,1.57,10) y,x=lsim(num,den,U,T) grid on 精品资料 - - - 欢迎下载 - - - - - - - - - -

11、- 欢迎下载 名师归纳 - - - - - - - - - -第 7 页，共 9 页 - - - - - - - - - - plot(T,y)01234567891000.511.522.53实验二1. 开环系统的幅相特性曲线(1) 若单位负反馈系统的开环系统的传递函数为)92)(1()5(100G2sssss）（，绘制该开环传递函数的Nyquist 图，并叠印等幅值圆，用Nyquist 判据判断闭环系统的稳定性，绘制闭环系统的单位阶跃响应。代码如下： num=100 1000 2500den=1 2 10 9g=tf(num,den)figure(1)nyquist(g)精品资料 - -

12、- 欢迎下载 - - - - - - - - - - - 欢迎下载 名师归纳 - - - - - - - - - -第 8 页，共 9 页 - - - - - - - - - - -200-150-100-50050100150200250300-400-300-200-1000100200300400Nyquist DiagramReal AxisImaginaryAxis. 2. num=31.6den=0.001 0.11 1 0g=tf(num,den)figure(1)bode(g)-150-100-50050100Magnitude(dB)10-1100101102103104-270-225-180-135-90Phase(deg)Bode DiagramFrequency (rad/sec)精品资料 - - - 欢迎下载 - - - - - - - - - - - 欢迎下载 名师归纳 - - - - - - - - - -第 9 页，共 9 页 - - - - - - - - - -