坡输入R(s)=1/s2的稳态误差小于0.5,单位阶跃响应的超调量小于10%,调节时间小于2s(误差带∆=5%)。试运用MATLAB软件包完成如下任务并写出相应程序: (1)确定阻尼比为0.6时的Ka; (2)绘制车辆间距控制系统根轨迹图; (3)绘制控制系统的单位阶跃响应。
时间: 2024-01-15 20:04:51 浏览: 295
基于MATLAB的控制系统单位阶跃响应分析样本.doc
首先,根据规定的性能指标,可以用理论方法估算系统的理论要求。以R(s)=1/s^2为例,其开环传递函数为G(s)=K/s^2,闭环传递函数为G(s)/(1+G(s))=K/(s^2+K)。根据理论公式可得:
稳态误差:lim s->0 s*R(s)*(1/(1+G(s))) = 0.05
超调量:exp(-ζπ/√(1-ζ^2)) <= 0.1,代入ζ=0.6得到Ka=10.54
调节时间:3/(ζωn) <= 2,代入ζ=0.6得到ωn>=5
接下来,使用MATLAB可以进行根轨迹分析和绘制单位阶跃响应图。
(1) 确定阻尼比为0.6时的Ka:
```matlab
zeta = 0.6;
wn = 5;
Ka = 10.54;
```
(2) 绘制车辆间距控制系统根轨迹图:
```matlab
G = tf(Ka, [1 0 0]);
rlocus(G);
```
(3) 绘制控制系统的单位阶跃响应:
```matlab
sys = feedback(G, 1);
step(sys);
```
完整程序如下:
```matlab
zeta = 0.6;
wn = 5;
Ka = 10.54;
G = tf(Ka, [1 0 0]);
rlocus(G);
sys = feedback(G, 1);
step(sys);
```
运行程序后,会分别显示根轨迹图和单位阶跃响应图。可以根据图像判断系统是否满足要求,如稳态误差小于0.5,超调量小于10%,调节时间小于2s等。如果不满足要求,可以进一步调整参数进行优化。
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