控制系統(tǒng)的時(shí)域分析實(shí)驗(yàn)報(bào)告

1、課程名稱： 控制理論 指導(dǎo)老師： 成績(jī)：_實(shí)驗(yàn)名稱： 控制系統(tǒng)的時(shí)域分析 實(shí)驗(yàn)類型：_同組學(xué)生姓名：_一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康暮鸵?用計(jì)算機(jī)輔助分析的辦法，掌握系統(tǒng)的時(shí)域分析方法。 2熟悉Simulink仿真環(huán)境。二、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容和原理（一）實(shí)驗(yàn)原理系統(tǒng)仿真實(shí)質(zhì)上就是對(duì)系統(tǒng)模型的求解，對(duì)控制系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，一般模型可轉(zhuǎn)化成某個(gè)微分方程或差分方程表示，因此在仿真過(guò)程中，一般以某種數(shù)值算法從初態(tài)出發(fā)，逐步計(jì)算系統(tǒng)的響應(yīng)，最后繪制出系統(tǒng)的響應(yīng)曲線，進(jìn)而可分析系統(tǒng)的性能?？刂葡到y(tǒng)最常用的時(shí)域分析方法是，當(dāng)輸入信號(hào)為單位階躍和單位沖激函數(shù)時(shí)，求出系統(tǒng)的輸出響應(yīng)，分別稱為單位階躍響應(yīng)和單位沖激響應(yīng)。在MATLAB中，提供了求

2、取連續(xù)系統(tǒng)的單位階躍響應(yīng)函數(shù)step，單位沖激響應(yīng)函數(shù)impulse，零輸入響應(yīng)函數(shù)initial等等。（二）實(shí)驗(yàn)內(nèi)容二階系統(tǒng)，其狀態(tài)方程模型為 -0.5572 -0.7814 1 = + u 0.7814 0 0 y = 1.9691 6.4493 +0 u 1畫(huà)出系統(tǒng)的單位階躍響應(yīng)曲線；2畫(huà)出系統(tǒng)的沖激響應(yīng)曲線；3當(dāng)系統(tǒng)的初始狀態(tài)為x0=1,0時(shí)，畫(huà)出系統(tǒng)的零輸入響應(yīng)；4當(dāng)系統(tǒng)的初始狀態(tài)為零時(shí)，畫(huà)出系統(tǒng)斜坡輸入響應(yīng)；（三）實(shí)驗(yàn)要求1編制MATLAB程序，畫(huà)出單位階躍響應(yīng)曲線、沖擊響應(yīng)曲線、系統(tǒng)的零輸入響應(yīng)、斜坡輸入響應(yīng)；2在Simulink仿真環(huán)境中，組成系統(tǒng)的仿真框圖，觀察單位階躍響應(yīng)曲

3、線并記錄之。三、主要儀器設(shè)備計(jì)算機(jī)一臺(tái)以及matlab軟件，simulink仿真環(huán)境四、操作方法與實(shí)驗(yàn)步驟1、程序解決方案：在MATLAB中建立文件shiyu.m，其程序如下：%時(shí)域響應(yīng)函數(shù)function G1 = shiyu( A,B,C,D)G=ss(A,B,C,D);G1=tf(G);% 將狀態(tài)空間模型轉(zhuǎn)換為傳遞函數(shù)figure;step(G1);% 畫(huà)階躍響應(yīng)曲線grid on;title('系統(tǒng)單位階躍響應(yīng)');xlabel('t/s');ylabel('c(t)');figure;impulse(G1);% 畫(huà)沖激響應(yīng)title(&

4、#39;系統(tǒng)沖激響應(yīng)');xlabel('t/s');ylabel('c(t)');grid on;x0=1 0;figure;initial(G,x0);%畫(huà)零輸入響應(yīng)title('x0=1,0 時(shí)的零輸入響應(yīng)');xlabel('t/s');ylabel('c(t)');grid on;%斜坡響應(yīng)s=tf('s')G2=G1/s2;figure;impulse(G2,10);title('斜坡輸入響應(yīng)');xlabel('t/s');ylabel('

5、;c(t)');grid on;end在MATLAB命令窗口中輸入下列命令：并返回系統(tǒng)的傳遞函數(shù)>> clear>> A=-0.5572,-0.7814;0.7814,0;>> B=1 0'>> C=1.9691 6.4493;>> D=0;>> G1=shiyu(A,B,C,D)Transfer function: 1.969 s + 5.039-s2 + 0.5572 s + 0.6106其輸出的曲線如下2、Simulink仿真環(huán)境實(shí)現(xiàn)方式在simulink中建立以下模型：其中，state-space模

6、塊設(shè)置如下圖：點(diǎn)擊運(yùn)行，得到如下所示的波形：五、討論、心得通過(guò)此次MATLAB實(shí)驗(yàn)，我掌握了利用MATLAB工具分析控制理論中一些時(shí)域的問(wèn)題。整個(gè)問(wèn)題并不是很難。在編寫(xiě)程序時(shí)，選擇了編寫(xiě)一個(gè)function的.m文件，同時(shí)返回了系統(tǒng)的傳遞函數(shù)并輸出了所需要的四幅圖像。這樣的方法具有通用性，當(dāng)ABCD四個(gè)矩陣發(fā)生變化時(shí)不需要重新寫(xiě)程序，直接調(diào)用該函數(shù)即可實(shí)現(xiàn)功能。這是出于程序的通用性方面的考慮。在編寫(xiě)程序的過(guò)程中，熟悉了一些時(shí)域分析MATLAB函數(shù)的調(diào)用方式。關(guān)于simulink模塊的實(shí)現(xiàn)，在之前實(shí)驗(yàn)的仿真就已經(jīng)用過(guò)。只不過(guò)之前圖像的做法是輸出數(shù)組，在命令窗口中調(diào)用plot函數(shù)畫(huà)出來(lái)，這主要是因?yàn)槭静ㄆ鞯膱D像背景是黑顏色的，不方便打印。通過(guò)查資料，此次實(shí)驗(yàn)我解決了這個(gè)問(wèn)題。方式如下：在出現(xiàn)示波器的圖像后，在命令窗口中輸入如下命令>> set(0,'ShowHiddenHandles','On')>> set(gcf,'menubar','figure')；然后在示波器圖像上把需要修改的顏色進(jìn)行