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。