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1、精选优质文档-倾情为你奉上三级项目设计（用MATLAB完成）：1、完成对一个任意二阶或多阶系统输入阶跃、斜坡、抛物线或任意信号的暂态响应曲线，并分析其相关性能。2、完成一个任意系统的根轨迹，要求输入系统参数，即可得到系统根轨迹。3、完成一个任意系统的频率响应特性绘制（幅频特性和相频特性），要求输入系统参数，即可得到系统响应曲线。1. 完成对一个任意二阶或多阶系统输入阶跃、斜坡、抛物线或任意信号的暂态响应曲线，并分析其相关性能。设二阶系统的闭环传递函数为C(S)R(S)=1s2+s+2(1) 输入为单位脉冲信号时clcclose allclear allnum = 1;den = 1 1 2;f
2、igure,impulse(num,den);grid;图1 二阶系统的单位脉冲响应由图可知，当时间t=0.921s时出现了峰值振幅，其值为0.448，稳态选择在98%的调整时间为6.55s。(2) 输入为单位阶跃信号时clcclose allclear allnum = 1;den = 1 1 2;figure,step(num,den);grid;图2 二阶系统的单位脉冲响应由图可知，当时间t=2.39s时出现了峰值振幅，其值为0.652，稳态选择在98%的调整时间为5.67s，最大超调量为Mp=30.4%。(3) 输入为斜坡信号时clcclose allclear allnum = 1;
3、den = 1 1 2;numc denc = cloop(num,den);t = 0:0.1:1;t1 = 0:0.1:1;y,t = step(numc,denc,t);plot(t1,t y);xlabel(Time(sec);ylabel(y,t);title(Slope Input Response);grid;图3 二阶系统的单位斜坡响应(4) 无阻尼自然振荡角频率wn，阻尼比对系统暂态性能的影响。设任意二阶系统的闭环传递函数为C(S)R(S)=wn2s2+2wns+wn2当取wn=1时，可以得到不同阻尼比下的单位阶跃响应。clcclose allclear allwn =1;z
4、 = 0.1 0.3 0.5 0.7 1 2;figure(1)hold onfor z1 = znum = wn2;den =1,2*z1*wn,wn2;step(num,den);endhold offtext(5,1.5,0.1) text(5,1.25,0.3) text(5,1.15,0.5) text(5,1.05,0.7) text(3.6,0.7,1) text(3.6,0.5,2)图4 二阶系统在不同阻尼比下的单位阶跃响应由图中可以看到=0.1，0.3，0.5，0.7的时候系统处于欠阻尼状态；=1时，系统处于临界阻尼状态；=2时，系统处于过阻尼状态。当取=0.7时，可以得到不
5、同无阻尼自然振荡角频率wn下的单位阶跃响应。clcclose allclear allz =0.7;w = 2:2:8,12;figure(1)hold onfor wn = wnum = wn2;den =1,2*z*wn,wn2;step(num,den);endhold offtext(0.3,1.1,12) text(0.5,1.1,8) text(0.7,1.1,6) text(1,1.1,4) text(2,1.1,2)图5 二阶系统在wn下的单位阶跃响应由图中可以知道，当wn取得越大的时候，峰值时间以及调整时间越短。2、完成一个任意系统的根轨迹，要求输入系统参数，即可得到系统根轨
6、迹。设单位负反馈的开环传递函数为GsHs=K1(4S2+3S+1)S(3S2+5S+1)clcclear allclose allnum = 4,3,1;den = 3,5,1,0;rlocus(num,den)sgrid(0.707,1.5)%在s平面中画阻尼比0.707线和振荡角频率为1.5rad/s的圆axis(-2 0.5 -1 1);图6 系统根轨迹表1 系统阻尼比为0.707时的闭环极点及暂态性能序号开环增益闭环极点最大超调量角频率10.246p1,2=-0.161j0.162，p3=1.74.28%0.228rad/s23.72p1,2=-0.321j0.322，p3=-5.98
7、4.34%0.455rad/s根据结果，当闭环系统的阻尼比为0.707时，两个交点处的共轭复数极点均满足主导极点的条件，系统的暂态性能将由主导极点决定。由于阻尼比相同，最大超调量相等，但开环增益为0.246时调整时间约为24.8s，开环增益为3.72时调整时间约为12.4s，这是因为后者的自然振荡角频率为前者的2倍。3、完成一个任意系统的频率响应特性绘制（幅频特性和相频特性），要求输入系统参数，即可得到系统响应曲线。设系统的开环传递函数为Gs=1s2+0.2s+1(1) 奈奎斯特图clcclear allclose allnum = 1;den = 1 1 2;nyquist(num,den)
8、;grid;图7 系统的极坐标图这个开环传递函数在右半平面的极点数为0，且该图形不包含(-1,j0),所以闭环系统稳定。(2) 伯德图开环传递函数的伯德图clcclear allclose allnum=1;den=1 1 2; figure,mag,phase,w=bode(num,den);margin(mag,phase,w);grid;图8 开环传递函数的伯德图由图中可知，系统的相角裕度Pm=Inf，增益裕度Gm=94.5dB闭环传递函数的伯德图clcclear allclose allnum=1;den=1 1 2; numc,denc = cloop(num,den);bode(numc,denc);grid;图9 闭环传递函数的伯德图由图中可知，谐振频率wr=1.58s-1，谐振峰值Mr=-4.39dB。当w趋于，闭环相频特性趋于-180专心-专注-专业
