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1、MATLAB语言与控制系统仿真实训教程-参考答案-第5章5.6 控制系统的时域响应MATLAB仿真实训5.6.1实训目的 1. 学会利用MATLAB绘制系统的单位阶跃响应曲线，掌握读取系统动态性能指标的方法；2. 学会利用MATLAB绘制系统的单位脉冲响应曲线的方法；3. 掌握利用MATLAB绘制系统的零输入响应曲线的方法；4. 掌握利用MATLAB绘制系统的一般输入响应曲线的方法；5. 学会通过仿真曲线读取相关信息，并依据有关信息进行系统的时域分析。5.6.2实训内容1.编写程序求取下列各系统的单位阶跃响应，完成表5-5并记录相关曲线。 解： n1=16; d1=1,3.2,16; sys1
2、=tf(n1,d1); step(sys1) n2=16; d2=1,2.4,16; sys2=tf(n2,d2); step(sys2) n3=16; d3=1,1.6,16; sys3=tf(n3,d3); step(sys3) n4=16; d4=1,1,16; sys4=tf(n4,d4); step(sys4)表5-5序号()计算值实验计算值实验计算值实验值10.441.25381.250.85690.8632.18752.120.341.3723 1.370.82330.8282.91672.8130.241.5266 1.530.80160.84.37504.940.12541.
3、6731 1.670.79160.8037.00007.33 z1=0.4;w=4;cmax1=1+exp(-z1*pi/sqrt(1-z12);tp1=pi/(w*sqrt(1-z12);ts1=3.5/(z1*w);cmax1,tp1,ts1ans = 1.2538 0.8569 2.1875 z2=0.3;w=4;cmax2=1+exp(-z2*pi/sqrt(1-z22);tp2=pi/(w*sqrt(1-z22);ts2=3.5/(z2*w);cmax2,tp2,ts2ans =1.3723 0.8233 2.9167 z3=0.2;w=4;cmax3=1+exp(-z3*pi/sq
4、rt(1-z32);tp3=pi/(w*sqrt(1-z32);ts3=3.5/(z3*w);cmax3,tp3,ts3ans = 1.5266 0.8016 4.3750 z4=0.125;w=4;cmax4=1+exp(-z4*pi/sqrt(1-z42);tp4=pi/(w*sqrt(1-z42);ts4=3.5/(z4*w);cmax4,tp4,ts4ans = 1.6731 0.7916 7.0000说明：对于二阶欠阻尼系统（），若系统的闭环传递函数为则系统单位阶跃响应的输出最大值峰值时间调整时间估算值 （以5%为误差带） （以2%为误差带）2.已知二阶系统的闭环传递函数如下，编程求
5、取系统的单位阶跃响应并完成表5-6，记录相关曲线。（1）（2）（3）（4） n1=8; d1=1,2,8; sys1=tf(n1,d1); impulse(sys1) n2=10; d2=1,2,10; sys2=tf(n2,d2); impulse(sys2) n3=12; d3=1,2,12; sys3=tf(n3,d3); impulse(sys3) n4=16; d4=1,2,16; sys4=tf(n4,d4); impulse(sys4)表5-6序号实验实验10.3542.8281.790.44220.3163.1622.080.44230.2893.4642.360.38740.
6、2542.840.3513.已知某单位负反馈系统的开环传递函数为若系统的输入信号分别为（1）， （2）， （3），（4），编写程序分别求取系统的在给定的输入信号下的响应，记录相应的曲线。 n=5; d=conv(1,1,0,0.1,1); nc,dc=cloop(n,d)sysc=tf(nc,dc); t=0:0.01:20; u1=t; u2=t.*exp(-0.5*t); u3=sin(2*t).*exp(-0.5*t); u4=cos(2*t).*exp(-3*t); subplot(221);lsim(sysc,u1,t);subplot(222);lsim(sysc,u2,t);su
7、bplot(223);lsim(sysc,u3,t);subplot(224);lsim(sysc,u4,t);4编写程序绘制以下系统的单位阶跃响应曲线和单位脉冲响应曲线。（1） a1=-1,0;0,-4; b1=1;1; c1=0,3.5; d1=6; sys1=ss(a1,b1,c1,d1); subplot(1,2,1);step(sys1);subplot(1,2,2);impulse(sys1);（2） a2=2,4,3,8;0,3,1,5;2,1,4,6;3,5,-5,9; b2=1,2;2,1;4,3;3,7; c2=1,0,3,2;3,1,5,0; d2=0; sys2=ss(
8、a2,b2,c2,d2); step(sys2) impulse(sys2)（3） sysa=zpk(-2,-5;-4,5) Zero/pole/gain: 5 (s+2)-(s+5) (s+4) sysb=tf(6.3,1.8,1,3,0,5) Transfer function: 6.3 s + 1.8-s3 + 3 s2 + 5 sys3=sysa*sysb Zero/pole/gain: 31.5 (s+2) (s+0.2857)-(s+5) (s+4) (s+3.426) (s2 - 0.426s + 1.459) step(sys3) impulse(sys3)5.有三个系统如图5
9、-17（a）、（b）、（c）所示，编程分别绘制各系统的单位阶跃响应和单位脉冲响应。（a） sysa1=tf(5,1,3,5); sysa2=zpk(-2,0;-3;-5,20); sysa3=tf(0.1,1,2,1); sysa=sysa1*sysa2*sysa3 Zero/pole/gain: 5 (s+2) (s+10)-s (s+3) (s+5) (s+0.5) (s2 + 3s + 5) step(sysa) impulse(sysa)（b） sysb1=tf(22,1,1,5,23,15); sysb2=zpk(-6,0;-3;-10,0.2); sysb3=5*tf(0.6,1,
10、2,1)*tf(1.5,1,3,7,1); sysb=sysb1-sysb2+sysb3 Zero/pole/gain:0.75 (s+32.84) (s+10.05) (s+3.02) (s+2.269) (s+0.5509) (s-0.0083) (s2 + 0.6734s + 0.3865)- s (s+3) (s+2.18) (s+0.7582) (s+0.5) (s+10) (s+0.1529) (s2 + 4.242s + 19.78) step(sysb) impulse(sysb)(c) G1=tf(10,1,2,0); G2=cloop(tf(1,0.5,1),1) Tran
11、sfer function: 1-0.5 s + 1 G2=feedback(tf(1,0.5,1),1,-1) Transfer function: 1-0.5 s + 2 G=G1*G2 Transfer function: 10-0.5 s3 + 3 s2 + 4 s H=tf(3,1,6,0)+tf(1,0.1,1) Transfer function: s2 + 6.3 s + 3-0.1 s3 + 1.6 s2 + 6 s sys=G/(1+G*H) Transfer function: 0.5 s6 + 11 s5 + 82 s4 + 244 s3 + 240 s2-0.025 s9 + 0.7 s8 + 7.6 s7 + 41.2 s6 + 123 s5 + 231.1 s4 + 340 s3 + 342 s2 + 120 s step(sys) impulse(sys) （a） (b)（c） 图5-17
