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1、3.1 阶跃响应时域响应阶跃响应时域响应第三章第三章 暂态响应分析暂态响应分析3.3 任意输入下的时域响应任意输入下的时域响应3.4 任意输入下的时域分析任意输入下的时域分析3.2 脉冲输入下的时域响应脉冲输入下的时域响应3.5 控制系统的稳定性分析控制系统的稳定性分析3.3 任意输入下的时域响应任意输入下的时域响应tf(t)0step(sys)step(sys,t)1.阶跃信号（阶跃信号（Step signal）设定值设定值被控变量被控变量干扰干扰 控制器控制器测量变送器测量变送器执行器执行器被控对象被控对象+eRY3.3 任意输入下的时域响应任意输入下的时域响应tf(t)tf(t)00a设
2、定值设定值被控变量被控变量干扰干扰 控制器控制器测量变送器测量变送器执行器执行器被控对象被控对象+eRYimpulse(sys)impulse(sys,t)2.脉冲信号（脉冲信号（impulse signal）3.3 任意输入下的时域响应任意输入下的时域响应?tf(t)03.单位斜坡信号（单位斜坡信号（Ramp signal）3.3 任意输入下的时域响应任意输入下的时域响应设定值设定值被控变量被控变量干扰干扰 控制器控制器测量变送器测量变送器执行器执行器被控对象被控对象+eRYMATLAB里没有斜坡响应指令语句里没有斜坡响应指令语句单位斜坡输入单位斜坡输入ramp input单位阶跃输入单位阶
3、跃输入step input在原有传递函数基础上乘上在原有传递函数基础上乘上1/s因子因子3.单位斜坡信号（单位斜坡信号（Ramp signal）3.3 任意输入下的时域响应任意输入下的时域响应方法一：采用方法一：采用step指令语句指令语句num=1;den=1 1 1 0;t=0:0.1:10;y=step(num,den,t);plot(t,y,t,t);grid举例举例1 1：已知如下闭环传递函数，请求出此系统的单位斜坡响应曲线。：已知如下闭环传递函数，请求出此系统的单位斜坡响应曲线。3.单位斜坡信号（单位斜坡信号（Ramp signal）3.3 任意输入下的时域响应任意输入下的时域响应
4、t=0:0.1:10;num=10 4;den1=1 4 4;sys1=tf(num,den1)subplot(2,1,1);step(sys1,t);gridden2=1 4 4 0;sys2=tf(num,den2)subplot(2,1,2);step(sys2,t);grid举例举例2 2：已知如下闭环传递函数，请求出此系统的单位阶跃响应和单位斜坡响：已知如下闭环传递函数，请求出此系统的单位阶跃响应和单位斜坡响应曲线。应曲线。3.3 任意输入下的时域响应任意输入下的时域响应4.任意输入信号（任意输入信号（arbitrary input）tf(t)0lsim(sys,u)3.3 任意输入
5、下的时域响应任意输入下的时域响应设定值设定值被控变量被控变量干扰干扰 控制器控制器测量变送器测量变送器执行器执行器被控对象被控对象+eRYtf(t)0lsim(num,den,u)单输入单输出系统单输入单输出系统(SISO,single-input single-output)4.任意输入信号（任意输入信号（arbitrary input）3.3 任意输入下的时域响应任意输入下的时域响应设定值设定值被控变量被控变量干扰干扰 控制器控制器测量变送器测量变送器执行器执行器被控对象被控对象+eRY当当没有没有左边输出变量左边输出变量y时时:生成任意输入时的响应图并在生成任意输入时的响应图并在屏幕上显
6、示响应曲线屏幕上显示响应曲线lsim(num,den,u)计算间隔和响应时间范围由计算间隔和响应时间范围由MATLAB自动确定自动确定lsim(num,den,u,t)当当有有左边输出变量左边输出变量y时时:y=lsim(num,den,u,t)plot(t,y)y,x,t=lsim(num,den,u)用户定义时间用户定义时间4.任意输入信号（任意输入信号（arbitrary input）3.3 任意输入下的时域响应任意输入下的时域响应num=1;den=1 1 1;t=0:0.1:10;r=t;y=lsim(num,den,r,t);plot(t,r,t,y);grid举例举例3 3：采用
7、：采用 lsim lsim 指令求此系统的单位斜坡响应。指令求此系统的单位斜坡响应。3.3 任意输入下的时域响应任意输入下的时域响应tf(t)0多输入多输出多输入多输出(MIMO,multi-input multi-output)lsim(A,B,C,D,u,t)4.任意输入信号（任意输入信号（arbitrary input）3.3 任意输入下的时域响应任意输入下的时域响应设定值设定值被控变量被控变量干扰干扰 控制器控制器测量变送器测量变送器执行器执行器被控对象被控对象+eRY当当有有左边输出变量左边输出变量y时时:y=lsim(A,B,C,D,u,t)plot(t,y)y,x,t=lsim(
8、A,B,C,D,u)用户定义时间用户定义时间4.任意输入信号（任意输入信号（arbitrary input）3.3 任意输入下的时域响应任意输入下的时域响应当当没有没有左边输出变量左边输出变量y时时:生成任意输入时的响应图并在屏幕上生成任意输入时的响应图并在屏幕上显示响应曲线显示响应曲线lsim(A,B,C,D,u)计算间隔和响应时间范围由计算间隔和响应时间范围由MATLAB自动确定自动确定lsim(A,B,C,D,u,t)lsim:response to an arbitrary input lsim(sys,u)lsim(sys,u,t,x0)No left-hand arguments
9、lsim(num,den,u)lsim(num,den,u,t)lsim(A,B,C,D,u)lsim(A,B,C,D,u,t)Have left-hand arguments y=lsim(num,den,u,t)y,x,t=lsim(num,den,u)y,x,t=lsim(A,B,C,D,u)4.任意输入信号（任意输入信号（arbitrary input）3.3 任意输入下的时域响应任意输入下的时域响应举例举例4 4：开环传递函数如下所示，采用：开环传递函数如下所示，采用 lsim lsim 指令求此单位负反馈系统的单位阶指令求此单位负反馈系统的单位阶跃响应曲线和单位斜坡响应。跃响应曲线和单位斜坡响应。3.3 任意输入下的时域响应任意输入下的时域响应numo=20;deno=1 8 36 40 0;numc,denc=feedback(numo,deno,1,1);t=0:0.1:10;step(numc,denc,t);figureu=t;y=lsim(numc,denc,u,t);plot(t,r,t,y);3.3 任意输入下的时域响应任意输入下的时域响应