实验二《机械工程控制基础》Matlab仿真实验报告单

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红河学院工学院实验报告单

《机械工程控制基础》Matlab仿真实验报告单

课程名称：机械工程控制基础姓名：徐海洋日期：201*-11-26

成绩：

年级专业：07机械学号：201*03050665实验场地：文514

实验序号：实验二实验名称：二阶线性系统时间响应与时域性能指标的Matlab仿真实验

一、实验内容。

1、二阶线性系统仿真。

2、二阶线性系统

4s2s436s12s36216s4s162单位脉冲响应、单位阶跃响应、单位正弦输入响应的Matlab

2单位阶跃响应的时域性能指标。

3、二阶线性系统仿真。

，当01274,0.1,0..时，单位阶跃响应的Matlab

二、实验目的。

三、相关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("时间")ylabel("输出")

title("二阶系统单位脉冲响应")figure(2);step(Gs,t)xlabel("时间")ylabel("输出")

title("二阶系统单位阶跃响应")figure(3);

r=sin(t);lsim(Gs,r,t)xlabel("时间")ylabel("输出")title("二阶系统单位正弦输入响应")

Transferfunction:16--------------s^2+4s+16程序二：

>>clearnum=[4];den=[124];

disp("二阶系统传递函数")Gs=tf(num,den)

disp("无阻尼固有频率与阻尼比")

[WnXita]=damp(Gs)Wn=Wn(1)Xita=Xita(1)disp("二阶系统性能指标如下")

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

二阶系统传递函数

Transferfunction:4-------------s^2+2s+4

无阻尼固有频率与阻尼比

Wn=

2.00002.0000

Xita=

0.50000.50

Wn=

2.0000

Xita=

0.5000

二阶系统性能指标如下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、相关Matlab仿真图形。

五、判断系统稳定性，并说明理由。

二阶线性系统二阶线性系统

16s4s164s2s422极点实部全为负，所以此系统稳定。极点实部全为负，所以此系统稳定。

二阶线性系统统稳定。

36s12s362当0.1,0.2,0.4,0.7,1.0,2.0时，其实部全为负数，所以系

扩展阅读：《机械工程控制基础》Matlab仿真实验报告单(实验二)

工学院实验报告单

《机械工程控制基础》Matlab仿真实验报告单

课程名称：《机械工程控制基础》实验姓名：日期：

成绩：年级专业：

实验二：一阶、二阶线性系统时间响应的Matlab仿真实验

一、实验内容。

1、一阶线性系统

1，当T分别取0.1，2以及5时，系统单位脉冲响应、单位阶跃响应、Ts116单位脉冲响应、单位阶跃响应、单位正弦输入响应的Matlab24s4s16单位斜坡响应的Matlab仿真。2、二阶线性系统仿真。

二、实验目的。

1、熟悉Matlab中，输出图形的操作

2、掌握Matlab中一阶、二阶线性系统的表达

3、常握Matlab中一阶、二阶线性系统的典型输入信号的时间响应图形的求法。

三、相关Matlab仿真程序与仿真图形

四、根据仿真实验的响应图形，讨论一阶线性系统时间常数T对响应的速度的影响。

>>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("时间")ylabel("输出")

title("一阶系统单位脉冲响应")>>figure(2);>>step(Gs1,t)holdonstep(Gs2,t)holdonstep(Gs3,t)xlabel("时间")xlabel("时间")

ylabel("输出")title("一阶系统单位阶跃响应")

>>figure(3);>>r=t;

>>lsim(Gs1,r,t)>>holdon

>>lsim(Gs2,r,t)>>holdon

>>lsim(Gs3,r,t)>>xlabel("时间")ylabel("输出")

title("一阶系统单位斜坡响应")

附件：一阶线性系统

10单位脉冲响应、单位阶跃响应、单位斜坡响应的Matlab仿真。4s1程序：

clear%清除Matlab中还存在的变量、命令（相当于从新的命令开始写新的程序）num=[10];%设置分子多项式。num是一变量名，变量名可以任意取。一般分子多项

式的变量名就取num。数值是系数，用[]括起来，如果只有常数项，可以不用括起来。“；”表示不显示该命令的结果。

den=[41];%设置分母多项式。分母多项式的变量名，一般取den。Gs=tf(num,den)%设置传递函数。“tf”是一个命令，让分子多项式和分母多项式变成相

应的传递函数。命令后面一般要用（），括号在参加运算的变量要用“，”逗号隔开。没有和“；”，表面程序执行后，显示该传递函数的表达式。

t=0:0.1:50;%设置时间长度与步长。“t”为一变量符号，“t”的取值为0，0.1，0.2…50figure(1);%开始画第一张图形。“figure”是一个命令，执行后，出现绘图框。impulse(Gs,t)%传递函数为Gs的单位脉冲响应。impulse是一个命令。绘制单位脉冲

响应的图形。xlabel("时间")%在图形横坐标上标出“时间”。xlabel是一命令，用于改变默认的坐

标符号。

ylabel("输出")

title("一阶系统单位脉冲响应")%在图形是正上标明图形名称“单位脉冲响应”。title是

一命令，用于改变默认的图形名称。

figure(2);%准备开始绘制第二张图形。

step(Gs,t)%传递函数为Gs的单位阶跃响应。step是一个命令，绘

制单位阶响应的图形。

xlabel("时间")ylabel("输出")

title("一阶系统单位阶跃响应")

figure(3);%准备开始绘制第三张图形。r=t;%定义输入为单位斜坡函数

lsim(Gs,r,t)%绘制单位斜坡响应图形。lsim绘制其他输入情况下的响

应图形。输入函数要事先定义，如这个语句中的‘r’。

xlabel("时间")ylabel("输出")

title("一阶系统单位斜坡响应")

注：用“holdon”命令可以把三个输出图形显示在同一个图形页面中

比较两个传递函数

1010、的单位阶跃响应4s18s1G1=tf(10,[41])G2=tf(10,[8,1])t=0:0.1:50;

[y1,t]=step(G1,t);%step是单位阶跃命令，等号前面的[]是用来把单位阶跃响应的输

入时间和对应的输出值返回成数值矩阵。step前面加了等号，不能直接绘单位阶跃响应图。

[y2,t]=step(G2,t);

holdon%把下面要输出的图形全显示在一个页面上plot(t,y1,"r")%把系统1的单位阶跃的响应数值显示成图形plot(t,y2,"b")xlabel("时间")xlabel("时间")ylabel("输出")

title("两个一阶系统的单位阶跃响应")

legend("y1","y2")%显示各个系统的响应曲线的线型。

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