实验二MATLAB系统模型建立和动态特性分析实验

一、实验目地

1掌握如何使用 MALAB进行系统模型地建立；

2 ?学习利用MALAB命令得阶跃响应曲线，分析系统动态特性;

3.利用MALAB求阶跃响应地性能指标.

实验仪器

实验仪器

计算机

三、实验内容

控制系统地模型

控制系统地表示可用三种模型：传递函数、零极点增益、状态空间?每一种模型又有连续

与离散之分?为分析系统方便有时需要在三种模型间转换.MATLAB提供了各种命令，使我们可

以很方便地完成这些工作，下面以连续系统为例简要说明有关命令.b5E2RGbCAP

模型与表示式

1、传递函数模型

在MATLAB中直接用矢量组表示传递函数地分子、分母多项式系数，即: num = [b m bm-i…b];表示传递函数地分子多项式系数 den = [ananwao];表示传递函数地分母多项式系数

sys = tf(num,den) tf命令将sys变量表示成传递函数模型 .

2、零极点增益模型

在MATLAB中用z、p、k矢量组分别表示系统地零点、极点和增益，即: z = [ Z1 Z2 zm ];

P = [ P1 P2……Pn ]；

k =[ k ];

sys = zpk (z,p,k) zpk命令将sys变量表示成零极点增益模型 .

3、状态空间模型

x = ax + bu

y = ex + du

在MATLAB中用(a、b、c、d)矩阵组表示，然后

sys = ss(a,b,c,d) ss命令将sys变量表示成状态空间模型.

2.1.2模型间地转换

在MATLAB中进行模型间转换地命令有：

ss2tf ss2zp tf2ss tf2zp、zp2tf、zp2ss

1系统地并联

parallel命令可以实现两个系统地并联?示意图如下:

其中n「d^和n2、d2分别为g^ ( s)、g2( s)地传递函数分子、分母系数行矢量 命令格式：

[n， d ] = paralltl (ni，n?，d?)

[a，b,c, d] = paralltl(ai，bi，ci，di,a2，b2，C2，d2)

例十七将下面两个系统并联连接

TOC \o "1-5" \h \z [x ][] |

执行下面程序：

ni = [ 3 ]；

di = [ i 4 ]；

n2 = [ 24 ]；

d2 = [ i 23 ]；

[n，d ] = parallel (ni，di， n?，d?)

运行结果：n =

05 i8 25

d =

i 6 ii i2

可得并联后系统地传递函数为

2、系统地串联

series命令实现两个系统地串联，示意图如下:

命令格式：

[n, d ] = series (ni, di, n?, d?)

[a, b, c, d ] = series (ai, bi, ci, di, a2, b2, C2, d2)

3、系统地反馈

feedback命令实现两个系统地反馈连接，示意图如下：

命令格式：

[n, d ] = feedback(ni,di,n?,d?)

或: [ n, d ] = feedback(n^di,n2,d2,sign)

DXDiTa9E3d[a, b, c, d ] = feedback (ai, bi, 5 di, a?, b?, c?, d?, sign) 其中sign是指示 y到ui连接地符号，缺省时默认为负(即 sign = -i) 例十八设有下面两个系统：

DXDiTa9E3d

LH]

LH]

现要将它们负反馈连接，求传递函数

即所求系统为:

即所求系统为:

输入：

ni =

[i ,

i ]；

di =

[i ,

2, 3 ]；

n2 =

i ；

d2 =

[i ,

i0 ]；

[n,

d ]

=feedback

(ni, di, n?, d?)

运行结果:

n =

0 i ii

i0

d =

i i2 24

3i

4、系统地闭环

cloop命令可以将系统地输出反馈到系统地输入构成闭环系统，示意图如下:

命令格式：

[n, d ] = cloop(n 1, di, sign)

[ac, bc, cc, dc] = cloop (a, b, c, d, sign) 例十九已知系统如下

求该系统闭环后地传递函数(负反馈)

输入：

TOC \o "1-5" \h \z n1 = [ 12 ];

di = [ 123 ];

[n , d ] = cloop (ni, dj 运算结果：n = 0 1 2

d = 13 5

即：闭环后系统地传递函数为

5、生成二阶系统

ord2命令在给定"I , E下可以生成相应地二阶系统，即:

命令格式：

[n, d] = ord 2 (Wn , z)

其中：