没有合适的资源？快使用搜索试试~ 我知道了~

首页高阶系统性能分析高阶系统性能分析

高阶系统性能分析高阶系统性能分析

高阶系统

性能分析

3星 · 超过75%的资源需积分: 46 17 下载量 88 浏览量更新于2023-03-03 评论 6 收藏 404KB DOC 举报

身份认证购VIP最低享 7 折!

领优惠券(最高得80元）

试读

21页

三阶及三阶以上的系统通常称为高阶系统，即用高阶微分方程描述的系统。在控制工程中，高阶系统非常普遍，而分析起来却十分复杂。通过这次课程设计，我们要熟悉用MATALB软件对控制系统进行分析，掌握用MATLAB绘制闭环系统根轨迹和系统响应曲线，并求取动态和稳态性能指标。

资源详情

资源评论

资源推荐

武汉理工大学《自动控制原理》课程设计说明书

高阶系统性能分析

1 设计目的

三阶及三阶以上的系统通常称为高阶系统，即用高阶微分方程描述的系统。在控制

工程中，高阶系统非常普遍，而分析起来却十分复杂。通过这次课程设计，我们要熟悉

用 MATALB 软件对控制系统进行分析，掌握用 MATLAB 绘制闭环系统根轨迹和系统响应

曲线，并求取动态和稳态性能指标。

2 设计任务

设单位系统的开环传递函数为

(1)当时，绘制根轨迹并用 Matlab 求取单位阶跃响应、单位斜坡响应，并

求取动态和稳态性能指标

(2)当时，分别绘制闭环系统根轨迹并用 Matlab 求取单

位阶跃响应、单位斜坡响应，并求取动态和稳态性能指标

(3)当时，分别绘制闭环系统根轨迹并用 Matlab 求取单

位阶跃响应、单位斜坡响应，并求取动态和稳态性能指标

(4)比较上述三种情况的仿真结果，分析原因，说明增加零极点对系统性能的影响。

3 设计步骤

3.1 三阶系统性能分析

当 = =0 时， = ，很明显是一个三阶系统。

3.1.1 根轨迹图

根轨迹反映了闭环特征根随参量 K 变化的规律，而闭环特征根与系统性能密切相关，

武汉理工大学《自动控制原理》课程设计说明书

通过根轨迹来分析系统性能，具有直观、方便的特点。

求零极点的 MATLAB 文本：

num=[1]; %描述传递函数的多项式

den=[1,2,4,0];

pzmap(num,den); %求零极点

title('pole-zero Map') %打印标题

求根轨迹的 MATLAB 文本：

num=[1]; %描述传递函数的多项式

den=[1,2,4,0];

rlocus(num,den); %绘制根轨迹

sgrid %绘制栅格

title('Root Locus') %打印标题

图 1 零极点图图 2 根轨迹图

由图 2 中可以看出，当开环增益 K 从零到无穷大变化时，图中的根轨迹就会越过虚轴

进入右半 s 平面，从而使系统变得不稳定。根轨迹越过虚轴进入右半 s 平面，则其交点的

K 值就是临界稳定开环增益。在上面根轨迹的 MATLAB 文本后面加上一句命令：

[k,poles]=rlocnd(num,den)

运行后将十字光标定位到根轨迹与虚轴交点处，即可得到临界稳定的开环增益 K=8。所

以，当 0<K<8 时，系统稳定；当 K>8 时系统发散；K=8 时，系统处于临界稳定状态。

3.1.2 单位阶跃响应

由三阶系统的的开环传递函数可以求出闭环传递函数为：

K=5，8，10 时的单位阶跃响应 MATLAB 文本：

K=[5 8 10]; %给出 K 的不同取值

t=[0:0.01:20];

num1=K(1);

武汉理工大学《自动控制原理》课程设计说明书

den1=[1,2,4,K(1)];

y1=step(num1,den1,t); %K=5 时的单位阶跃响应

num2=K(2);

den2=[1,2,4,K(2)];

y2=step(num2,den2,t); %K=8 时的单位阶跃响应

num3=K(3);

den3=[1,2,4,K(3)];

y3=step(num3,den3,t); %K=10 时的单位阶跃响应

subplot(311),plot(t,y1);

subplot(312),plot(t,y2);

subplot(313),plot(t,y3);

gtext('K=5');

gtext('K=8');

gtext('K=10');

运行结果见图 3。

图 3 单位阶跃响应

3.1.3 单位斜坡响应

系统稳定（取 K=5）时，单位斜坡响应的 MATLAB 文本：

num=[5];

den=[1,2,4,5]; %描述系统的闭环传递函数

t=0:0.0005:10;

u=t;

lsim(num,den,u,t); %求系统的单位斜坡响应

grid

运行结果如图 4。

武汉理工大学《自动控制原理》课程设计说明书

图 4 系统单位斜坡响应

3.1.4 性能指标

3.1.4.1 动态性能

描述稳定的系统在单位阶跃函数作用下，动态过程随时间 t 的变化状况的指标，称为

动态性能指标。系统稳定（K=5）时，求取动态性能指标的 MATLAB 文本如下：

num=[5];

den=[1,2,4,5];

y=step(num,den,t); %求系统单位阶跃响应

maxy=max(y) %求响应峰值

yss=y(length(t)) %求响应终值

pos=(maxy-yss)/yss %求超调量

n=1; %求延迟时间

剩余20页未读，继续阅读

默默1948

2016-06-06

还行啊，能够运行

自控课程设计——高阶系统性能分析

自控课程设计，高阶系统分析，MATLAB的运用

及偶极子对系统性能的影响

在自动控制系统中，对系统各项性能如稳定性，动态性能和稳态性能等有一定的要求，稳定性是控制系统的本质，指的是控制系统偏离平衡状态后自动恢复到平衡状态的能力。系统动态性能是在零初始条件下通过阶跃响应来定义的，对于稳定的系统，动态性能一般指系统的超调量、超调时间、上升时间、调整时间，描述的是系统的最大偏差以及反应的快速性；稳态性能指的是系统的稳态误差，描述的是系统的控制精度。在本文中，采用增加或减少零极点以及高阶零极点的分布来研究高阶系统的各项性能指标，并借助工程软件matlab通过编程来绘制系统的冲激响应、阶跃响应、斜坡响应及速度响应曲线，研究系统的零极点及偶极子对系统性能的影响。

自动控制原理：第10讲（第三章二阶系统性能改善及高阶系统性能分析）.pptx

hosa高阶谱分析工具箱安装

夜之风

粉丝: 0
资源: 25

上传资源快速赚钱

我的内容管理收起

我的资源快来上传第一个资源

我的收益

登录查看自己的收益

我的积分登录查看自己的积分

我的C币登录后查看C币余额

我的收藏

我的下载

下载帮助

会员权益专享

高阶系统性能分析高阶系统性能分析

评论1

会员权益专享

最新资源

高阶系统性能分析高阶系统性能分析

评论1

自控课程设计——高阶系统性能分析

及偶极子对系统性能的影响

自动控制原理：第10讲（第三章 二阶系统性能改善及高阶系统性能分析）.pptx

"新型高阶神经网络自然启发火灾算法性能分析

自动控制原理：高阶系统时域分析详细解读

高阶调制技术在数字基带传输系统中的性能分析

多机电力系统LFC分数阶控制器性能比较

高阶谐波与CTFT频谱分析技术研究

bp神经网络pid控制器对高阶系统的仿真

高阶带时滞系统的pid

针对高阶系统（阶数大于3），试对比极点配置和输出反馈这两种改变原系统极点的方法的优缺点。

keil仿真高阶教程

数据库系统原理这门课程的高阶性体现在哪里？

JavaScript 高阶函数

pmsm高阶数学模型

高阶滑模干扰观测器matlab代码

一型三阶系统 smc

DNN层数 高阶函数关系

hosa高阶谱分析工具箱安装

会员权益专享

最新资源

自动控制原理：第10讲（第三章二阶系统性能改善及高阶系统性能分析）.pptx

DNN层数高阶函数关系