實驗二《機械工程控制基礎(chǔ)》Matlab仿真實驗報告單
紅河學(xué)院工學(xué)院實驗報告單
《機械工程控制基礎(chǔ)》Matlab仿真實驗報告單
課程名稱:機械工程控制基礎(chǔ)姓名:徐海洋日期:201*-11-26
成績:
年級專業(yè):07機械學(xué)號:201*03050665實驗場地:文514
實驗序號:實驗二實驗名稱:二階線性系統(tǒng)時間響應(yīng)與時域性能指標(biāo)的Matlab仿真實驗
一、實驗內(nèi)容。
1、二階線性系統(tǒng)仿真。
2、二階線性系統(tǒng)
4s2s436s12s36216s4s162單位脈沖響應(yīng)、單位階躍響應(yīng)、單位正弦輸入響應(yīng)的Matlab
2單位階躍響應(yīng)的時域性能指標(biāo)。
3、二階線性系統(tǒng)仿真。
,當(dāng)01274,0.1,0..時,單位階躍響應(yīng)的Matlab
二、實驗?zāi)康摹?/p>
三、相關(guān)Matlab仿真程序。
程序一:
>>clearnum=[16];
den=[1416];Gs=tf(num,den)t=0:0.1:20;figure(1);impulse(Gs,t)xlabel("時間")ylabel("輸出")
title("二階系統(tǒng)單位脈沖響應(yīng)")figure(2);step(Gs,t)xlabel("時間")ylabel("輸出")
title("二階系統(tǒng)單位階躍響應(yīng)")figure(3);
r=sin(t);lsim(Gs,r,t)xlabel("時間")ylabel("輸出")title("二階系統(tǒng)單位正弦輸入響應(yīng)")
Transferfunction:16--------------s^2+4s+16程序二:
>>clearnum=[4];den=[124];
disp("二階系統(tǒng)傳遞函數(shù)")Gs=tf(num,den)
disp("無阻尼固有頻率與阻尼比")
[WnXita]=damp(Gs)Wn=Wn(1)Xita=Xita(1)disp("二階系統(tǒng)性能指標(biāo)如下")
tr=(pi-atan(sqrt(1-Xita^2)/Xita))/Wn/sqrt(1-Xita^2)
tp=pi/Wn/sqrt(1-Xita^2)ts=3.5/Xita/WnMp=exp(-pi*Xita/sqrt(1-Xita^2))*100
二階系統(tǒng)傳遞函數(shù)
Transferfunction:4-------------s^2+2s+4
無阻尼固有頻率與阻尼比
Wn=
2.00002.0000
Xita=
0.50000.50
Wn=
2.0000
Xita=
0.5000
二階系統(tǒng)性能指標(biāo)如下tr=
1.2092tp=
1.8138ts=
3.5000
Mp=
16.3034程序三:
clearclcnum=1;Wn=6;
xita1=0.1;den1=[1/Wn^22*xita1/Wn1];xita2=0.2;den2=[1/Wn^22*xita2/Wn1];xita3=0.4;den3=[1/Wn^22*xita3/Wn1];xita4=0.7;den4=[1/Wn^22*xita4/Wn1];xita5=1.0;den5=[1/Wn^22*xita5/Wn1];xita6=2.0;den6=[1/Wn^22*xita6/Wn1];t=0:0.05:4;
[y1xt]=step(num,den1,t);[y2xt]=step(num,den2,t);[y3xt]=step(num,den3,t);[y4xt]=step(num,den4,t);[y5xt]=step(num,den5,t);[y6xt]=step(num,den6,t);
figure(1)
plot(t,y1,"b-",t,y2,"r--",t,y3,"k",t,y4,"g:",t,y5,"m-.",t,y6,"b.");xlabel("t(s)"),ylabel("y(t)");
title("阻尼比xita=0.1,0.2,0.4,0.7,1.0,2.0")
legend("xita1=0.1","xita2=0.2","xita3=0.4","xita4=0.7","xita5=1","xita6=2")
四、相關(guān)Matlab仿真圖形。
五、判斷系統(tǒng)穩(wěn)定性,并說明理由。
二階線性系統(tǒng)二階線性系統(tǒng)
16s4s164s2s422極點實部全為負,所以此系統(tǒng)穩(wěn)定。極點實部全為負,所以此系統(tǒng)穩(wěn)定。
二階線性系統(tǒng)統(tǒng)穩(wěn)定。
36s12s362當(dāng)0.1,0.2,0.4,0.7,1.0,2.0時,其實部全為負數(shù),所以系
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工學(xué)院實驗報告單
《機械工程控制基礎(chǔ)》Matlab仿真實驗報告單
課程名稱:《機械工程控制基礎(chǔ)》實驗姓名:日期:
成績:年級專業(yè):
實驗二:一階、二階線性系統(tǒng)時間響應(yīng)的Matlab仿真實驗
一、實驗內(nèi)容。
1、一階線性系統(tǒng)
1,當(dāng)T分別取0.1,2以及5時,系統(tǒng)單位脈沖響應(yīng)、單位階躍響應(yīng)、Ts116單位脈沖響應(yīng)、單位階躍響應(yīng)、單位正弦輸入響應(yīng)的Matlab24s4s16單位斜坡響應(yīng)的Matlab仿真。2、二階線性系統(tǒng)仿真。
二、實驗?zāi)康摹?/p>
1、熟悉Matlab中,輸出圖形的操作
2、掌握Matlab中一階、二階線性系統(tǒng)的表達
3、常握Matlab中一階、二階線性系統(tǒng)的典型輸入信號的時間響應(yīng)圖形的求法。
三、相關(guān)Matlab仿真程序與仿真圖形
四、根據(jù)仿真實驗的響應(yīng)圖形,討論一階線性系統(tǒng)時間常數(shù)T對響應(yīng)的速度的影響。
>>num=[1];den1=[0.1,1];den2=[2,1];den3=[5,1];
Gs1=tf(num,den1)
Transferfunction:1---------0.1s+1
>>Gs2=tf(num,den2)
Transferfunction:1-------2s+5
>>Gs3=tf(num,den3)
Transferfunction:1-------5s+1
>>t=0:2:50;figure(1);
>>impulse(Gs1,t)holdon
impulse(Gs2,t)holdon
impulse(Gs3,t)xlabel("時間")ylabel("輸出")
title("一階系統(tǒng)單位脈沖響應(yīng)")>>figure(2);>>step(Gs1,t)holdonstep(Gs2,t)holdonstep(Gs3,t)xlabel("時間")xlabel("時間")
ylabel("輸出")title("一階系統(tǒng)單位階躍響應(yīng)")
>>figure(3);>>r=t;
>>lsim(Gs1,r,t)>>holdon
>>lsim(Gs2,r,t)>>holdon
>>lsim(Gs3,r,t)>>xlabel("時間")ylabel("輸出")
title("一階系統(tǒng)單位斜坡響應(yīng)")
附件:一階線性系統(tǒng)
10單位脈沖響應(yīng)、單位階躍響應(yīng)、單位斜坡響應(yīng)的Matlab仿真。4s1程序:
clear%清除Matlab中還存在的變量、命令(相當(dāng)于從新的命令開始寫新的程序)num=[10];%設(shè)置分子多項式。num是一變量名,變量名可以任意取。一般分子多項
式的變量名就取num。數(shù)值是系數(shù),用[]括起來,如果只有常數(shù)項,可以不用括起來!;”表示不顯示該命令的結(jié)果。
den=[41];%設(shè)置分母多項式。分母多項式的變量名,一般取den。Gs=tf(num,den)%設(shè)置傳遞函數(shù)!皌f”是一個命令,讓分子多項式和分母多項式變成相
應(yīng)的傳遞函數(shù)。命令后面一般要用(),括號在參加運算的變量要用“,”逗號隔開。沒有和“;”,表面程序執(zhí)行后,顯示該傳遞函數(shù)的表達式。
t=0:0.1:50;%設(shè)置時間長度與步長!皌”為一變量符號,“t”的取值為0,0.1,0.2…50figure(1);%開始畫第一張圖形!癴igure”是一個命令,執(zhí)行后,出現(xiàn)繪圖框。impulse(Gs,t)%傳遞函數(shù)為Gs的單位脈沖響應(yīng)。impulse是一個命令。繪制單位脈沖
響應(yīng)的圖形。xlabel("時間")%在圖形橫坐標(biāo)上標(biāo)出“時間”。xlabel是一命令,用于改變默認的坐
標(biāo)符號。
ylabel("輸出")
title("一階系統(tǒng)單位脈沖響應(yīng)")%在圖形是正上標(biāo)明圖形名稱“單位脈沖響應(yīng)”。title是
一命令,用于改變默認的圖形名稱。
figure(2);%準備開始繪制第二張圖形。
step(Gs,t)%傳遞函數(shù)為Gs的單位階躍響應(yīng)。step是一個命令,繪
制單位階響應(yīng)的圖形。
xlabel("時間")ylabel("輸出")
title("一階系統(tǒng)單位階躍響應(yīng)")
figure(3);%準備開始繪制第三張圖形。r=t;%定義輸入為單位斜坡函數(shù)
lsim(Gs,r,t)%繪制單位斜坡響應(yīng)圖形。lsim繪制其他輸入情況下的響
應(yīng)圖形。輸入函數(shù)要事先定義,如這個語句中的‘r’。
xlabel("時間")ylabel("輸出")
title("一階系統(tǒng)單位斜坡響應(yīng)")
注:用“holdon”命令可以把三個輸出圖形顯示在同一個圖形頁面中
比較兩個傳遞函數(shù)
1010、的單位階躍響應(yīng)4s18s1G1=tf(10,[41])G2=tf(10,[8,1])t=0:0.1:50;
[y1,t]=step(G1,t);%step是單位階躍命令,等號前面的[]是用來把單位階躍響應(yīng)的輸
入時間和對應(yīng)的輸出值返回成數(shù)值矩陣。step前面加了等號,不能直接繪單位階躍響應(yīng)圖。
[y2,t]=step(G2,t);
holdon%把下面要輸出的圖形全顯示在一個頁面上plot(t,y1,"r")%把系統(tǒng)1的單位階躍的響應(yīng)數(shù)值顯示成圖形plot(t,y2,"b")xlabel("時間")xlabel("時間")ylabel("輸出")
title("兩個一階系統(tǒng)的單位階躍響應(yīng)")
legend("y1","y2")%顯示各個系統(tǒng)的響應(yīng)曲線的線型。
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