实验三基于SIMULINK的控制系统时域分析.docx

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实验三基于SIMULINK的控制系统时域分析

实验三基于SIMULINK的控制系统时域分析（2学时）

一．实验目的：

掌握使用SIMULINK、控制工具箱求解系统的输入和输出响应的仿真方法。

二．实验方法及预习内容：

利用SIMULINK工具进行控制系统模型分析、系统设计与仿真的相关原理。

三．实验内容：

1．分别使用解微分方程方法、控制工具箱、Simulink求解具有如下闭环传递函数的系统的阶跃响应。

解微分方程方法求解：

Wffc.m文件：

functiondx=wffc（t,x）

u=1;

dx=[-8*x

（1）-36*x

（2）-40*x（3）-10*x（4）+u;x

（1）;x

（2）;x（3）];

主文件：

%-------------------------------------实验1.1

[t,x]=ode45（'wffc',[0,18],[0;0;0;0]）

y=10*x（:

4）;

figure

（2）

plot（t,y）

gridon

title（'解微分方程方法求解系统阶跃响应曲线'）

xlabel（'时间'）

ylabel（'输出'）

结果:

控制工具箱求解：

程序：

num=[10];

den=[18364010];

sys=tf（num,den）;

step（sys）

title（'控制工具箱求解系统阶跃响应曲线'）

xlabel（'时间'）

ylabel（'输出'）

grid

结果:

Simulink求解

设置：

单位阶跃

仿真设置

SCOPE设置

程序

figure（3）

plot（ScopeData（:

1）,ScopeData（:

2））

gridon

title（'Simulink求解系统阶跃响应曲线'）

xlabel（'时间'）

ylabel（'输出'）

结果

2．某小功率随动系统动态结构如图所示，已知：

，

，

，

，

，

。

若系统输入分别为

，

，

，试用Simulink分析系统的输出

分别如何？

设置:

单位阶跃:

单位斜坡

两阶跃叠加

仿真设置

Scope设置：

程序:

figure（4）

plot（gg（:

1）,gg（:

2）,'*'）

gridon

title（'不同信号下的控制系统输出响应曲线'）

xlabel（'时间'）

ylabel（'输出'）

holdon

plot（gg（:

1）,gg（:

3）,'LineWidth',1）

holdon

plot（gg（:

1）,gg（:

4）,'g','LineWidth',2）

legend（'单位阶跃下系统输出响应曲线','单位斜坡下系统输出响应曲线','两阶跃叠加下系统输出响应曲线'）

结果:

四．实验要求：

1．熟悉Simulink法进行控制系统时域分析的基本步骤，并与微分方程法、控制工具箱法进行比较；

2．熟悉Simulink法在输入不同信号（单位阶跃、单位斜坡、两阶跃叠加）下的控制系统输出响应实验方法、图形显示。