基于MATLABSimulink机电系统动态仿真教程第6章概要
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第6章 Simulink动态仿真
6．2．1 创建或打开仿真结构图 1．直接从Matlab的命令窗口中单击菜单File，选择New子菜单中的 model，Matlab会自动打开一个以Untitled为标题的空白的模型编辑窗 口；或在Simulink模块库浏览器窗口下，从File菜单中选择New命令下 的model，或在Simulink模块库浏览器窗口的工具栏中选择图标 ， 同样会创建一个以Untitled为标题的空白的模型编辑窗口。 2．如果仿真结构图文件 （*.mdl）已经存在，则在 Matlab命令窗口下，直接键 入该仿真结构图文件的名称 （不包含扩展名），则可以 打开该仿真结构图文件， 也可以在Simulink模块库浏 览器窗口下利用open命令 打开它。
3． 接下来将PID控制器中的有关元件加入到编辑窗口中，这些元件 可以从“continuous” 模块函数库和“Math”模块函数库中选出。PID 控制器的各个环节中都含有一个比例模块，用户可以从“Math”模块 函数库中选出比例模块（其标注为Gain）并拖至编辑窗口中，通过双 击比例模块的图标 来得到参数修改的对话框。然后用户可以从 “continuous” 模块函数库中分别选出积分器（其标注为Integrator） 和微分器（其标注为Derivative）的图标，将他们拖到编辑窗口中， 释放鼠标左键,这时在用户的编辑窗口中就分别出现积分器功能模块图 标和微分器功能模块图标。
2．线的折弯 按住Shift键，再用鼠标在要折弯的地方单击一下，就会出现圆圈。 该圆圈表示折点，利用该折点就可以改变线的形状。
3．改变连线的粗细 用Format→Wide noscalar Lines命令来改变连线的粗细。即连线的 粗细会根据在线上传输的信号特性而变化。如果传输的数值，则为 细线；如果传输的为向量，则为粗线。
3． 接下来将PID控制器中的有关元件加入到编辑窗口中，这些元件 可以从“continuous” 模块函数库和“Math”模块函数库中选出。PID 控制器的各个环节中都含有一个比例模块，用户可以从“Math”模块 函数库中选出比例模块（其标注为Gain）并拖至编辑窗口中，通过双 击比例模块的图标 来得到参数修改的对话框。然后用户可以从 “continuous” 模块函数库中分别选出积分器（其标注为Integrator） 和微分器（其标注为Derivative）的图标，将他们拖到编辑窗口中， 释放鼠标左键,这时在用户的编辑窗口中就分别出现积分器功能模块图 标和微分器功能模块图标。
2．线的折弯 按住Shift键，再用鼠标在要折弯的地方单击一下，就会出现圆圈。 该圆圈表示折点，利用该折点就可以改变线的形状。
3．改变连线的粗细 用Format→Wide noscalar Lines命令来改变连线的粗细。即连线的 粗细会根据在线上传输的信号特性而变化。如果传输的数值，则为 细线；如果传输的为向量，则为粗线。
第六讲Simulink仿真
Simulink操作基础
点击进入Simulink
点击打开新建模型
拖拽模块加入模型
添加连线
2 系统仿真模型
2.1 Simulink的模块 Simulink的模块库提供了大量模块。单击模 块库浏览器中Simulink前面的“+”号，将看到 Simulink模块库中包含的子模块库，单击所需要 的子模块库，在右边的窗口中将看到相应的基本 模块，选择所需基本模块，可用鼠标将其拖到模 型编辑窗口。同样，在模块库浏览器左侧的 Simulink栏上单击鼠标右键，在弹出的快捷菜单 中单击Open the ‘Simulink’ Libray 命令，将打开 Simulink基本模块库窗口。单击其中的子模块库 图标，打开子模块库，找到仿真所需要的基本模 块。
3.2 启动系统仿真与仿真结果分析
设置完仿真参数之后，从Simulation中选择 Start菜单项或单击模型编辑窗口中的Start Simulation命令按钮，便可启动对当前模型的仿 真。此时，Start菜单项变成不可选, 而Stop菜单项 变成可选, 以供中途停止仿真使用。从Simulation菜 单中选择Stop项停止仿真后，Start项又变成可选。 为了观察仿真结果的变化轨迹可以采用3种方法： (1) 把输出结果送给Scope模块或者XY Graph模块。 (2) 把仿真结果送到输出端口并作为返回变量，然后 使用MATLAB命令画出该变量的变化曲线。 (3) 把输出结果送到To Workspace模块，从而将结果 直接存入工作空间，然后用MATLAB命令画出该 变量的变化曲线。
连续系统 基本模块
微分环节 积分环节 状态方程 传递函数 时间延迟 可变时间延迟 可变传输延迟 零-极点模型
连续系统模块库（Continuous）
Matlab系列之Simulink仿真教程
Simulink中的所有功 能都通过模块来实现， 用户可以通过组合不 同的模块来构建复杂 的系统模型。
交互式仿真
Simulink支持交互式 仿真，用户可以在仿 真运行过程中进行实 时的分析和调试。
可扩展性
Simulink具有开放式 架构，可以与其他 MATLAB工具箱无缝 集成，从而扩展其功 能。
Simulink的应用领域
指数运算模块
用于实现信号的指数运算。
减法器
用于实现两个信号的减法 运算。
除法器
用于实现两个信号的除法 运算。
对数运算模块
用于实现信号的对数运算。
输出模块
模拟输出模块
用于将模拟信号输出 到外部设备或传感器。
数字输出模块
用于将数字信号输出 到外部设备或传感器。
频谱分析仪
用于分析信号的频谱 特性。
波形显示器
控制工程
Simulink在控制工程领域 中应用广泛，可用于设计 和分析各种控制系统。
信号处理
Simulink中的信号处理模 块可用于实现各种信号处 理算法，如滤波器设计、 频谱分析等。
通信系统
Simulink可以用于设计和 仿真通信系统，如调制解 调、信道编码等。
图像处理
Simulink中的图像处理模 块可用于实现各种图像处 理算法，如图像滤波、边 缘检测等。
用于将时域信号转换为频域信号，如傅里叶变换、 拉普拉斯变换等。
03 时域变换模块
用于将频域信号转换为时域信号，如逆傅里叶变 换、逆拉普拉斯变换等。
04
仿真过程设置
仿真时间的设置
仿真起始时间
设置仿真的起始时间，通 常为0秒。
步长模式
选择固定步长或变步长模 式，以满足不同的仿真需 求。
交互式仿真
Simulink支持交互式 仿真，用户可以在仿 真运行过程中进行实 时的分析和调试。
可扩展性
Simulink具有开放式 架构，可以与其他 MATLAB工具箱无缝 集成，从而扩展其功 能。
Simulink的应用领域
指数运算模块
用于实现信号的指数运算。
减法器
用于实现两个信号的减法 运算。
除法器
用于实现两个信号的除法 运算。
对数运算模块
用于实现信号的对数运算。
输出模块
模拟输出模块
用于将模拟信号输出 到外部设备或传感器。
数字输出模块
用于将数字信号输出 到外部设备或传感器。
频谱分析仪
用于分析信号的频谱 特性。
波形显示器
控制工程
Simulink在控制工程领域 中应用广泛，可用于设计 和分析各种控制系统。
信号处理
Simulink中的信号处理模 块可用于实现各种信号处 理算法，如滤波器设计、 频谱分析等。
通信系统
Simulink可以用于设计和 仿真通信系统，如调制解 调、信道编码等。
图像处理
Simulink中的图像处理模 块可用于实现各种图像处 理算法，如图像滤波、边 缘检测等。
用于将时域信号转换为频域信号，如傅里叶变换、 拉普拉斯变换等。
03 时域变换模块
用于将频域信号转换为时域信号，如逆傅里叶变 换、逆拉普拉斯变换等。
04
仿真过程设置
仿真时间的设置
仿真起始时间
设置仿真的起始时间，通 常为0秒。
步长模式
选择固定步长或变步长模 式，以满足不同的仿真需 求。
学习使用MATLABSimulink进行系统仿真
学习使用MATLABSimulink进行系统仿真【第一章：引言】在如今数字化时代，仿真已成为系统设计与优化的重要工具。
系统仿真能够帮助工程师在产品开发的早期阶段快速验证设计，预测产品性能，并提供有关系统行为的深入洞察。
由于其易用性和广泛应用领域，MATLABSimulink成为了工程界最受欢迎的仿真工具之一。
本文将介绍如何学习使用MATLABSimulink进行系统仿真，并强调其专业性。
【第二章：MATLABSimulink概览】MATLABSimulink是一个具有图形化界面的仿真环境，可用于建模、仿真和分析各种复杂动态系统。
它使用块状图形表示系统的组成部分，并通过连接输入和输出端口模拟系统的行为。
用户可以通过简单拖拽和连接块状元件来构建仿真模型，并通过调整参数和设置仿真参数来进行模拟分析。
【第三章：基本建模技巧】在使用MATLABSimulink进行系统仿真之前，掌握基本的建模技巧至关重要。
首先，需要熟悉各种块状元件的功能和用途，例如传感器、执行器、逻辑运算器等。
其次，理解信号流和数据流的概念，以及如何在模型中正确地引导信号传递和数据流动。
最后，学习使用条件语句、循环语句等控制结构来实现特定的仿真逻辑。
【第四章：系统模型的构建】在使用MATLABSimulink进行系统仿真时，首先需要根据实际系统的需求和特点进行系统模型的构建。
这包括确定系统的输入和输出，以及分析系统的功能和性能要求。
然后，使用块状元件将系统的各个组成部分建模，并建立各个组件之间的联系和依赖关系。
在构建模型的过程中，要注意选择恰当的块状元件和参数设置，以确保模型的合理性和可靠性。
【第五章：仿真参数设置与分析】为了获得准确且可靠的仿真结果，需要合理设置仿真参数。
常见的仿真参数包括仿真时间、步长和求解器类型等。
仿真时间应根据系统的实际运行时间确定，步长要足够小以保证仿真的精度，而求解器类型则根据系统的特点选择。
完成仿真后，还需要对仿真结果进行分析，以评估系统的性能和进行优化调整。
机电系统动态仿真-基于MATLABSimulink课程设计
机电系统动态仿真-基于MATLAB Simulink课程设计简介机电系统是由电气、机械及控制部分组成的复杂系统。
动态仿真是一种研究系统行为的方法，可以帮助我们更好地理解系统的运行原理。
本课程设计旨在介绍机电系统动态仿真的基本原理和方法，并使用MATLAB Simulink软件进行实践操作。
课程内容本课程设计包括以下几个部分：1. 机电系统简介介绍机电系统的组成部分、基本特性及其应用场景，旨在让学生对机电系统有一个全面的认识和了解。
2. MATLAB Simulink简介介绍MATLAB Simulink的基本使用方法，包括模块的添加、参数的设置和仿真结果的显示等。
3. 机电系统建模使用MATLAB Simulink软件对机电系统进行建模，包括机械部分、电气部分及控制部分等。
4. 系统仿真利用所建立的机电系统模型进行系统仿真，包括控制器输出、系统响应等结果分析。
5. 结果分析对仿真结果进行对比分析，分析不同参数条件下系统的运行情况，找出系统的优化方案。
实践操作为了让学生更好地掌握机电系统动态仿真的基本原理和方法，本课程设计还包括以下的实践操作：1. 模型建立使用MATLAB Simulink工具箱，建立一个简单的机电系统模型。
2. 参数设置调整模型内参数，观察系统响应情况。
3. 仿真并分析结果执行仿真操作，对仿真结果进行分析，并尝试不同参数条件下系统的运行情况。
4. 优化方案结合分析结果，提出相应的优化方案，并重新设置参数进行仿真。
5. 实验报告整理实验数据、结果和分析，撰写实验报告。
实验环境本课程设计使用的软件工具为MATLAB Simulink，需要学生提前安装并掌握基本使用方法。
课程收获通过本课程的学习和实践操作，学生能够初步掌握机电系统动态仿真的基本原理和方法，了解MATLAB Simulink的基本使用方法，从而更好地理解机电系统的运行原理和优化方案。
同时，学生能够提高实际操作能力，加强分析和解决问题的能力。
详解MATLAB simulink通信系统建模与仿真 第六章ppt
等效为基带传输系统来研究。
什么是数字基带信号？ （1）基带信号：消息代码的电波形。 （2）数字：具有有限个电平状态。
数字终端
来源：
消息
数字调制
数字基带信号
数字频带信号 ASK/FSK/PSK信号
对比：数字基带信号 举例：PCM、ΔM信号
特点：信号含丰富的低频分量，甚至直流分量。
二、什么是数字基带传输系统？ （1）含义：不使用调制解调器而直接传输数字 基带信号的通信系统。如利用电传机在市内进行电 报通信、利用中继方式长距离传输PCM信号等。 （2）数字基带传输系统的基本结构（模型）：
6.2.2正交信号在AWGN信道下的 传输性能
考虑s0(t) 和 s1(t)是正交信号时，得
s0 (t ) 1,0 t Tb s (t ) 1,0 t Tb / 2 1 1, Tb / 2 t Tb
判决器将比较r0和r1，当r0>r1时，传输的是0。当 r0<r1时传输的是1。
10
0
二进制正交信号在AWGN信道下的误比特率性能 仿真结果 理论结果
10
-1
误比特率 Pe
10
-2
10
-3
10
-4
10
-5
0
2
4
6 Eb/N0
8
10
12
例6.3 用Simulink重新仿真例6.1
6.2.3双极性信号在AWGN信道下 的传输性能
当发送的是s0(t)时，相关器的输出r=Eb+n，当发 送的是s1(t)时，相关器的输出r=-Eb+n，最佳判决 器与阈值0相比较，若r>0,则判决s0(t)被发送，若 r<0，则判决s1(t)被发送。
第六章SIMULINK仿真基础
第6章
SIMULINK仿真基础
2013-9-15
本部分内容
6.1 6.2 6.3 6.4 6.5 SIMULINK简介 Simulink模块的操作 SIMULINK仿真的运行 Simpowersystems及其应用 子系统的创建和封装(补充)
引言
在工程实际中，控制系统的结构往往很复杂，如果不借助
Solver options（仿真算法选择）: 定步长支持的算法可在Fixed step size编辑框中指定步 长或选择auto，离散系统一般默认地选择定步长算法， 在实时控制中则必须选用定步长算法； 变步长支持的算法，对于连续系统仿真一般选择ode45 （四/五阶龙格-库塔法），步长范围使用auto项。
即
示波器:显示在仿真过程产生的信号波形。双击 该图标,弹出示波器窗如右图所示：
打开示波器属 性对话框
设置为浮动示波 器 把当前轴的设置 保存为该示波器 的缺省设置
分别管理X-Y、X 和Y轴向变焦
取当前窗中信号 最大、最小值为 纵坐标的上下限
示波器属性对话框
设置Y轴个数 设置显示的时间范围 选择轴的标注方法 确定显示频度(每隔n-1个数 据 点 显 示 一 次 ) 确定显示点的时间间隔(缺省 为 0 表 示 连 续 显 示 )
Discrete State-Space：离散状态空间系统模型
Discrete Transfer-Fcn：离散传递函数模型
First-Order Hold：一阶采样和保持器 Zero-Order Hold：零阶采样和保持器
Unit Delay：一个采样周期的延时
3、Function&Tables（函数和平台模块） --------function.mdl
SIMULINK仿真基础
2013-9-15
本部分内容
6.1 6.2 6.3 6.4 6.5 SIMULINK简介 Simulink模块的操作 SIMULINK仿真的运行 Simpowersystems及其应用 子系统的创建和封装(补充)
引言
在工程实际中，控制系统的结构往往很复杂，如果不借助
Solver options（仿真算法选择）: 定步长支持的算法可在Fixed step size编辑框中指定步 长或选择auto，离散系统一般默认地选择定步长算法， 在实时控制中则必须选用定步长算法； 变步长支持的算法，对于连续系统仿真一般选择ode45 （四/五阶龙格-库塔法），步长范围使用auto项。
即
示波器:显示在仿真过程产生的信号波形。双击 该图标,弹出示波器窗如右图所示：
打开示波器属 性对话框
设置为浮动示波 器 把当前轴的设置 保存为该示波器 的缺省设置
分别管理X-Y、X 和Y轴向变焦
取当前窗中信号 最大、最小值为 纵坐标的上下限
示波器属性对话框
设置Y轴个数 设置显示的时间范围 选择轴的标注方法 确定显示频度(每隔n-1个数 据 点 显 示 一 次 ) 确定显示点的时间间隔(缺省 为 0 表 示 连 续 显 示 )
Discrete State-Space：离散状态空间系统模型
Discrete Transfer-Fcn：离散传递函数模型
First-Order Hold：一阶采样和保持器 Zero-Order Hold：零阶采样和保持器
Unit Delay：一个采样周期的延时
3、Function&Tables（函数和平台模块） --------function.mdl
电力系统的MATLABSIMULINK仿真与应用第6章
第6章 电力系统稳态与暂态仿真
6.1.5 LTI视窗
打开“LTI视窗”窗口如图6-6所示。该窗口中含有以下 内容： (1) “系统输入”(System inputs)列表框：列出电路状态 空间模型中的输入变量，选择需要用到LTI视窗的输入变量。 (2) “系统输出”(System outputs)列表框：列出电路状态 空间模型中的输出变量，选择需要用到LTI视窗的输出变量。 (3) “打开新的LTI视窗”(Open New LTI Viewer)按键： 产生状态空间模型并打开选中的输入和输出变量的LTI视窗。 (4) “打开当前LTI视窗”(Open in current LTI Viewer)按 键：产生状态空间模型并将选中的输入和输出变量叠加到当
(2) 改变仿真初始状态； (3) 进行潮流计算并对包含三相电机的电路进行初始化
设置；
(4) 显示阻抗的依频特性图；
第6章 电力系统稳态与暂态仿真
(5) 显示FFT分析结果；
(6) 生成状态—空间模型并打开“线性时不变系 统”(LTI)时域和频域的视窗界面； (7) 生成报表，该报表中包含测量模块、电源、非线性 模块和电路状态变量的稳态值，并以后缀名.rep保存； (8) 设计饱和变压器模块的磁滞特性。 6.1.1 主窗口功能简介 MATLAB提供的Powergui模块在SimPowerSystems库中， 图标如图6-1所示。
第6章 电力系统稳态口
第6章 电力系统稳态与暂态仿真
(3) “节点类型”(Bus type)下拉框：选择节点类型。对
于“PV节点”(P&V Generator)，可以设置电机的端口电压 和有功功率；对于“PQ节点”(P&Q Generator)，可以设置 电机的有功和无功功率；对于“平衡节点”(Swing Bus)， 可以设置终端电压UAN的有效值和相角，同时需要对有功 功率进行预估。 如果选择了非同步电机模块，则仅需要输入电机的机械 功率；如果选择了三相动态负荷模块，则需要设置该负荷消 耗的有功和无功功率。 (4) “终端电压UAB”(Terminal voltage UAB)文本框：对 选中电机的输出线电压进行设置(单位：V)。
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第六章 时域分析、零极点分析 和根轨迹法
获得控制系统的瞬态响应和稳态响应 对系统的瞬态和稳态性能分析 根轨迹绘制和分析
参见书124页6.1节和249页的8.2节
6.1 系统的时域分析
时域分析法是研究系统对典型输入的时间响 应曲线，常用的输入信号有：
阶跃信号step 脉冲信号impulse 任一信号arbitrary inputs
1. step():
计算系统对单位阶跃输入的响应
y=step(num,den) step(num,den) [y,t,x]=step(num,den,t)
[y,t,x] = step(num,den,t)
y(t)=时间输出响应 x(t)=时间状态响应 the state trajectory x t=仿真时间
使用help step命令，了解函数的调用方法。
step(sys) t = 0:dt:Tfinal step(sys,t) step(sys1,sys2,...,sysN) step(sys1,sys2,...,sysN,t) step(sys1,'PlotStyle1',...,sysN,'PlotStyleN') [y,t,x] = step(sys)
x0=初始 状态
[y,t,x]=lsim(sys,u,t,x0)
y(t)=时间输出响应 x(t)=时间状态响应 sys=系统 模型 u=输入 t=计算信号 响应时间
例6-3
close t=[0:0.1:10]; num=[1]; zeta=0.4;
系统对斜坡输入的响应 G=1/(s2+2s+1)
t=计算阶跃 响应时间
G(s)=num/den
step的其他调用形式
无左边参数调用，绘制仿真计算图形。
step(sys);step(sys,t);step(sys1,sys2,…,t)
有左边参数调用，返回仿真计算结果。
y=step(sys,t) [y,t]=step(sys) [y,t,x]=step(sys)
例6-1
例6-1
mesh(y)
mesh(flipud(y),[-100 20])
2. impulse()
计算系统对单位脉冲输入的响应
调用方法与step()函数类似，用help impulse命令例了解 其调用规则 y=impulse(num,den) impulse(num,den) t=计算脉冲 [y,t,x]=impulse(num,den,t)
[y,t,x]=impulse(num,den,t)
y(t)=时间输出响应 x(t)=时间状态响应 t=仿真时间 G(s)=num/den
响应时间
例6-2 分析系统的脉冲响应
num=1;y=zeros(200,1);i=0;
for bc=0.1:0.1:1
den=[1,2*bc,1];t=[0:0.1:19.9]';sys=tf(num,den); i=i+1;y(:,i)=impulse(sys,t); end plot(y) legend('zeta=0.1','zeta=0.2','zeta=0.3','zeta=0.4','zeta=0.5','zeta =0.6','zeta=0.7','zeta=0.8','zeta=0.9','zeta=1.0',-1)
den=[1 2*zeta 1];
u=t; %单位斜坡输入 y=lsim(num,den,u,t); plot(t,y,'b-',t,u,'r:'); legend('zeta=0.4','u=t',0)
6.2 系统动态及稳态性能的时域分析 1. 稳定性分析MATLAB实现的方法
MATLAB提供了直接求取系统所有零极点的函数，因此 可以直接根据零极点的分布情况对系统的稳定性及是否 为最小相位系统进行判断。
roots()、 pzmap()
已知开环传函
对系统闭环稳定性判别
[n1,d1]=zp2tf(z,p,k) n1 = 0 d1 =
1 P= 1 21 120 200
100( s 2) G( s) s( s 1)(s 20)
x0=初始状态
a = [-0.5572 -0.7814;0.7814 0]; c = [1.9691 6.4493]; x0 = [1 ; 0]; sys = ss(a,[],c,[]); initial(sys,x0)
lsim()计算系统对任意输入的响应
[y,t,x]=lsim(sys,u,t,x0) y=lsim(sys,u,t) lsim(sys,u,t)
a = [-0.5572 -0.7814;0.7814 0]; b = [1 -1;0 2]; c = [1.9691 6.4493]; sys = ss(a,b,c,0);
例6-1
G=1/(s2+2s+1)
num=1;y=zeros(200,1);i=0;for bc=0. Nhomakorabea:0.1:1
den=[1,2*bc,1];sys=tf(num,den);t=[0:0.1:19.9]; i=i+1;y(:,i)=step(sys,t); end plot(y) legend('zeta=0.1','zeta=0.2','zeta=0.3','zeta=0.4','zeta=0.5','zeta =0.6','zeta=0.7','zeta=0.8','zeta=0.9','zeta=1.0',-1)
例6-2
mesh(flipud(y),[-100 20])
3. 其他输入下的时域响应
sys=系统模型
initial() 零输入响应 [y,t,x]=initial(sys,x(0)) help initial命令了解命令的使用方法。
initial(sys,x0) initial(sys,x0,t) initial(sys1,sys2,...,sysN,x0) initial(sys1,sys2,...,sysN,x0,t) initial(sys1,'PlotStyle1',...,sysN,'PlotStyleN',x0) [y,t,x] = initial(sys,x0)
获得控制系统的瞬态响应和稳态响应 对系统的瞬态和稳态性能分析 根轨迹绘制和分析
参见书124页6.1节和249页的8.2节
6.1 系统的时域分析
时域分析法是研究系统对典型输入的时间响 应曲线，常用的输入信号有：
阶跃信号step 脉冲信号impulse 任一信号arbitrary inputs
1. step():
计算系统对单位阶跃输入的响应
y=step(num,den) step(num,den) [y,t,x]=step(num,den,t)
[y,t,x] = step(num,den,t)
y(t)=时间输出响应 x(t)=时间状态响应 the state trajectory x t=仿真时间
使用help step命令，了解函数的调用方法。
step(sys) t = 0:dt:Tfinal step(sys,t) step(sys1,sys2,...,sysN) step(sys1,sys2,...,sysN,t) step(sys1,'PlotStyle1',...,sysN,'PlotStyleN') [y,t,x] = step(sys)
x0=初始 状态
[y,t,x]=lsim(sys,u,t,x0)
y(t)=时间输出响应 x(t)=时间状态响应 sys=系统 模型 u=输入 t=计算信号 响应时间
例6-3
close t=[0:0.1:10]; num=[1]; zeta=0.4;
系统对斜坡输入的响应 G=1/(s2+2s+1)
t=计算阶跃 响应时间
G(s)=num/den
step的其他调用形式
无左边参数调用，绘制仿真计算图形。
step(sys);step(sys,t);step(sys1,sys2,…,t)
有左边参数调用，返回仿真计算结果。
y=step(sys,t) [y,t]=step(sys) [y,t,x]=step(sys)
例6-1
例6-1
mesh(y)
mesh(flipud(y),[-100 20])
2. impulse()
计算系统对单位脉冲输入的响应
调用方法与step()函数类似，用help impulse命令例了解 其调用规则 y=impulse(num,den) impulse(num,den) t=计算脉冲 [y,t,x]=impulse(num,den,t)
[y,t,x]=impulse(num,den,t)
y(t)=时间输出响应 x(t)=时间状态响应 t=仿真时间 G(s)=num/den
响应时间
例6-2 分析系统的脉冲响应
num=1;y=zeros(200,1);i=0;
for bc=0.1:0.1:1
den=[1,2*bc,1];t=[0:0.1:19.9]';sys=tf(num,den); i=i+1;y(:,i)=impulse(sys,t); end plot(y) legend('zeta=0.1','zeta=0.2','zeta=0.3','zeta=0.4','zeta=0.5','zeta =0.6','zeta=0.7','zeta=0.8','zeta=0.9','zeta=1.0',-1)
den=[1 2*zeta 1];
u=t; %单位斜坡输入 y=lsim(num,den,u,t); plot(t,y,'b-',t,u,'r:'); legend('zeta=0.4','u=t',0)
6.2 系统动态及稳态性能的时域分析 1. 稳定性分析MATLAB实现的方法
MATLAB提供了直接求取系统所有零极点的函数，因此 可以直接根据零极点的分布情况对系统的稳定性及是否 为最小相位系统进行判断。
roots()、 pzmap()
已知开环传函
对系统闭环稳定性判别
[n1,d1]=zp2tf(z,p,k) n1 = 0 d1 =
1 P= 1 21 120 200
100( s 2) G( s) s( s 1)(s 20)
x0=初始状态
a = [-0.5572 -0.7814;0.7814 0]; c = [1.9691 6.4493]; x0 = [1 ; 0]; sys = ss(a,[],c,[]); initial(sys,x0)
lsim()计算系统对任意输入的响应
[y,t,x]=lsim(sys,u,t,x0) y=lsim(sys,u,t) lsim(sys,u,t)
a = [-0.5572 -0.7814;0.7814 0]; b = [1 -1;0 2]; c = [1.9691 6.4493]; sys = ss(a,b,c,0);
例6-1
G=1/(s2+2s+1)
num=1;y=zeros(200,1);i=0;for bc=0. Nhomakorabea:0.1:1
den=[1,2*bc,1];sys=tf(num,den);t=[0:0.1:19.9]; i=i+1;y(:,i)=step(sys,t); end plot(y) legend('zeta=0.1','zeta=0.2','zeta=0.3','zeta=0.4','zeta=0.5','zeta =0.6','zeta=0.7','zeta=0.8','zeta=0.9','zeta=1.0',-1)
例6-2
mesh(flipud(y),[-100 20])
3. 其他输入下的时域响应
sys=系统模型
initial() 零输入响应 [y,t,x]=initial(sys,x(0)) help initial命令了解命令的使用方法。
initial(sys,x0) initial(sys,x0,t) initial(sys1,sys2,...,sysN,x0) initial(sys1,sys2,...,sysN,x0,t) initial(sys1,'PlotStyle1',...,sysN,'PlotStyleN',x0) [y,t,x] = initial(sys,x0)