基于matlab-simulink的二階控制系統(tǒng)仿真研究

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1、基于Matlab/Simulink的二階控制系統(tǒng)仿真研究　　摘要：為了研究二階控制系統(tǒng)的性能，討論了二階控制系統(tǒng)參數(shù)ζ和ωn與單位階躍響應(yīng)的關(guān)系，并介紹了基于Matlab/Simulink軟件仿真環(huán)境，在單位階躍信號(hào)作用下，利用仿真實(shí)例很好地實(shí)現(xiàn)了對(duì)二階控制系統(tǒng)進(jìn)行仿真研究。該仿真具有直接觀察和分析二階控制系統(tǒng)輸出性能變化，同時(shí)充分體現(xiàn)利用Matlab/Simulink進(jìn)行仿真研究直觀和方便的特點(diǎn)。關(guān)鍵詞：Matlab/Simulink；二階控制系統(tǒng)；仿真實(shí)例；單位階躍信號(hào)：TN911?34；TP391.9：A：1004?373X（2013）12?0

2、012?030引言大部分實(shí)際控制工程都是復(fù)雜的高階系統(tǒng)，通?？蓪⑵浞纸鉃槿舾蓚€(gè)一階慣性環(huán)節(jié)和二階振蕩環(huán)節(jié)的疊加。在研究復(fù)雜控制系統(tǒng)的過(guò)程中，往往通過(guò)主導(dǎo)極點(diǎn)和偶極子相消的方法，將高階系統(tǒng)簡(jiǎn)化為二階等低階系統(tǒng)的組合，再根據(jù)對(duì)二階控制系統(tǒng)輸出和性能的分析，對(duì)控制系統(tǒng)偏差進(jìn)行校正，從而獲得滿足設(shè)計(jì)指標(biāo)和使用要求的高階系統(tǒng)性能[1]。因此，掌握二階控制系統(tǒng)動(dòng)態(tài)特性理論，構(gòu)建二階控制系統(tǒng)動(dòng)態(tài)特性的測(cè)試系統(tǒng)，可大大簡(jiǎn)化系統(tǒng)分析，對(duì)控制系統(tǒng)的分析和設(shè)計(jì)具有重要作用。Simulink是一種以Matlab為基礎(chǔ)的實(shí)現(xiàn)交互式動(dòng)態(tài)系統(tǒng)建模、仿真與分析的軟件包，可以針對(duì)控制系統(tǒng)等進(jìn)行系統(tǒng)建模、仿

3、真、分析等工作，被廣泛應(yīng)用于線性控制系統(tǒng)、非線性控制系統(tǒng)、數(shù)字控制及數(shù)字信號(hào)處理的建模和仿真中。本文介紹基于Matlab/Simulink仿真環(huán)境下，通過(guò)單位階躍信號(hào)作用，利用仿真實(shí)例對(duì)二階控制系統(tǒng)進(jìn)行仿真研究，直接觀察和分析二階控制系統(tǒng)輸出性能的變化，充分體現(xiàn)了Matlab/Simulink仿真直觀和方便的特點(diǎn)[2]。1二階控制系統(tǒng)模型2二階控制系統(tǒng)仿真設(shè)計(jì)與研究2.1二階控制系統(tǒng)仿真結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)2.2二階控制系統(tǒng)單位階躍響應(yīng)與參數(shù)ζ的關(guān)系2.3二階控制系統(tǒng)單位階躍響應(yīng)與參數(shù)ωn的關(guān)系3結(jié)語(yǔ)基于Matlab/Simulink環(huán)境的仿真分析方法，通過(guò)Si

4、mulink工具箱所提供的基本模塊，不需任何硬件，在單位階躍信號(hào)作用，利用仿真實(shí)例很好地實(shí)現(xiàn)了對(duì)二階控制系統(tǒng)進(jìn)行仿真研究，直接觀察和分析二階控制系統(tǒng)輸出性能的變化，驗(yàn)證了二階控制系統(tǒng)相關(guān)理論的正確性，在二階控制系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)和科研上有很大實(shí)用價(jià)值，充分體現(xiàn)了Matlab/Simulink仿真直觀和方便的特點(diǎn)[6]。20rad/s的階躍響應(yīng)曲線