控制系统的时域分析实验报告902.pdf

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1、 课程名称：控制理论指导老师：成绩：实验名称：控制系统的时域分析实验类型：同组学生 XX：一、实验目的和要求 用计算机辅助分析的办法，掌握系统的时域分析方法。熟悉仿真环境。二、实验内容和原理 （一）实验原理 系统仿真实质上就是对系统模型的求解，对控制系统来说，一般模型可转化成某个微分方程或差分方程表示，因此在仿真过程中，一般以某种数值算法从初态出发，逐步计算系统的响应，最后绘制出系统的响应曲线，进而可分析系统的性能。控制系统最常用的时域分析方法是，当输入信号为单位阶跃和单位冲 激函数时，求出系统的输出响应，分别称为单位阶跃响应和单位冲激响应。在中，提供了求取连 续系统的单位阶跃响应函数，单位冲

2、激响应函数，零输入响应函数等等。（二）实验内容 二阶系统，其状态方程模型为 画出系统的单位阶跃响应曲线；画出系统的冲激响应曲线；当系统的初始状态为时，画出系统的零输入响应；当系统的初始状态为零时，画出系统斜坡输入响应；（三）实验要求 编制程序，画出单位阶跃响应曲线、冲击响应曲线、系统的零输入响应、斜坡输入响应；在仿真环境中，组成系统的仿真框图，观察单位阶跃响应曲线并记录之。三、主要仪器设备 计算机一台以及软件，仿真环境 四、操作方法与实验步骤 、程序解决方案：在 中建立文件，其程序如下：时域响应函数 将状态空间模型转换为传递函数 画阶跃响应曲线 系统单位阶跃响应 画冲激响应 系统冲激响应 画零

3、输入响应 时的零输入响应 斜坡响应 斜坡输入响应 在 命令窗口中输入下列命令：并返回系统的传递函数 其输出的曲线如下 、仿真环境实现方式 在 中建立以下模型：其中，模块设置如下图：点击运行，得到如下所示的波形：五、讨论、心得 通过此次实验，我掌握了利用工具分析控制理论中一些时域的问题。整个问题并 不是很难。在编写程序时，选择了编写一个的文件，同时返回了系统的传递函数并输出了所需 要的四幅图像。这样的方法具有通用性，当四个矩阵发生变化时不需要重新写程序，直接调用该函 数即可实现功能。这是出于程序的通用性方面的考虑。在编写程序的过程中，熟悉了一些时域分析函数的调用方式。关于模块的实现，在之前实验的仿真就已经用过。只不过之前图像的做法是输 出数组，在命令窗口中调用函数画出来，这主要是因为示波器的图像背景是黑颜色的，不方便打印。通过查资料，此次实验我解决了这个问题。方式如下：在出现示波器的图像后，在命令窗口中输入如下命令 ；然后在示波器图像上把需要修改的颜色进行修改即可。总的来说，本实验内容不难，只是需要对软件有一定的熟悉度。因此本实验所花费的大多数时间也是 在不断熟悉里面的函数命令，同时也感觉到了的强大，许多的东西只需要借助计算机就可以得到结果。