Harbin Institute of Technologyb/;;/
自动控制理论 实验报告
院系： 电气工程及自动化学院 班级： 姓名： 学号：
系统分析
同组人： 实验时间： 2015年11月11日
哈尔滨工业大学
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实验名称：基于MATLAB/Simulink的控制
实验五 线性系统的时域分析
一、实验目的
1、学会使用MATLAB绘制控制系统的单位阶跃响应曲线； 2、研究二阶控制系统中 、 对系统阶跃响应的影响
3、掌握系统动态性能指标的获得方法及参数对系统动态性能的影响。
二、 实验设备
Pc机一台，MATLAB软件。
三、实验内容
1、已知二阶单位反馈闭环传递函数系统：
求：（1）当 及 时系统单位阶跃响应的曲线。
① 时系统单位阶跃响应的曲线。
System: sysPeak amplitude: 1.31Step ResponseOvershoot (%): 30.9At time (seconds): 8.241.41.2System: sysSettling Time (seconds): 27.51Amplitude0.8System: sysRise Time (seconds): 3.480.60.40.2005101520Time (seconds)25303540
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3System: sysStep ResponsePeak amplitude: 2.62Overshoot (%): 16.3At time (sec): 9.11System: sysSettling Time (sec): 20.22.52AmplitudeSystem: sysRise Time (sec): 4.11.510.50051015Time (sec)202530
② 时系统单位阶跃响应的曲线。
System: sysPeak amplitude: 1.31Overshoot (%): 30.91.4At time (sec): 5.69System: sysPeak amplitude: 1.31Step ResponseOvershoot (%): 30.9At time (sec): 16.61.2System: sys1Rise Time (sec): 2.330.8System: sysSettling Time (sec): 18.3System: sysSettling Time (sec): 54.9AmplitudeSystem: sysRise Time (sec): 6.950.60.40.20010203040Time (sec)50607080
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（2）从图中求出系统的动态指标: 超调量Mp、上升时间tp及过渡过程调节时间ts。
,超调量=30.9%,上升时间=3,48s,=27.5s；，超调量
=16.3%,=4.1s,=20.2s。,=30.9%,=6.95s,=54.9s；,=30.9%,=2.33s,=18.3s。
（3）分析二阶系统中 、 的值变化对系统阶跃响应曲线的影响。
当不变，变大，系统的上升时间减小，最大超调量变小，调整时间减小。当，变大，系统的上升时间减小，最大超调量不变，调整时间减小。
2、已知三阶系统单位反馈闭环传递函数为
（1） 求取系统闭环极点及其单位阶跃响应，读取动态性能指标。
（2） 将原极点 S=-4 改成 S=-0.5, 使闭环极点靠近虚轴，观察单位阶跃响应和动
态性能指标的变化。
System: sysPeak amplitude: 4.024.5Overshoot (%): 7.26At time (sec): 2.164System: sysRise Time (sec): 1.033.53Step ResponseSystem: sysSettling Time (sec): 3.64System: sysSettling Time (sec): 7.84System: sysRise Time (sec): 4.12Amplitude2.521.510.500246Time (sec)81012
=7.26%，=1.03s，=3.64s；将原极点 S=-4 改成 S=-0.5（绿线）后, ，=4.12s，过渡过程调节时间=7.84s
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（3） 改变系统闭环零点的位置
将原零点 S=-2 改成 S=-1, 观察单位阶跃响应和动态性能指标的变化。
%，=0.504s，过渡过程调节时间=3.35s
System: sysPeak amplitude: 4.59Overshoot (%): 22.55At time (sec): 1.444.54System: sysRise Time (sec): 0.5043.53Step ResponseSystem: sysPeak amplitude: 4.02Overshoot (%): 7.28At time (sec): 2.21System: sysSettling Time (sec): 3.64System: sysSettling Time (sec): 3.35AmplitudeSystem: sysRise Time (sec): 1.032.521.510.500123Time (sec)456
（4） 分析零、极点的变化对系统动态性能的影响。
让闭环极点靠近虚轴，系统超调量消失，系统稳定性增强,但上升时间增大，调整时间增大；
让闭环零点接近虚轴，系统最大超调量变大，系统稳定性减弱，上升时间减小，调整时间减小。
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哈工大自控实验—基于MATLABSimulink的控制系统分析
