基于Matlab/Simulink的二階控制系統仿真研究

摘 要： 為了研究二階控制系統的性能，討論了二階控制系統參數ζ和ωn與單位階躍響應的關系，并介紹了基于Matlab/Simulink軟件仿真環境，在單位階躍信號作用下，利用仿真實例很好地實現了對二階控制系統進行仿真研究。該仿真具有直接觀察和分析二階控制系統輸出性能變化，同時充分體現利用Matlab/Simulink進行仿真研究直觀和方便的特點。

關鍵詞： Matlab/Simulink； 二階控制系統； 仿真實例； 單位階躍信號

中圖分類號： TN911?34； TP391.9 文獻標識碼： A 文章編號： 1004?373X（2013）12?0012?03

0 引 言

大部分實際控制工程都是復雜的高階系統，通常可將其分解為若干個一階慣性環節和二階振蕩環節的疊加。在研究復雜控制系統的過程中，往往通過主導極點和偶極子相消的方法，將高階系統簡化為二階等低階系統的組合，再根據對二階控制系統輸出和性能的分析，對控制系統偏差進行校正，從而獲得滿足設計指標和使用要求的高階系統性能[1]。因此， 掌握二階控制系統動態特性理論，構建二階控制系統動態特性的測試系統，可大大簡化系統分析，對控制系統的分析和設計具有重要作用。

Simulink是一種以Matlab為基礎的實現交互式動態系統建模、仿真與分析的軟件包，可以針對控制系統等進行系統建模、仿真、分析等工作，被廣泛應用于線性控制系統、非線性控制系統、數字控制及數字信號處理的建模和仿真中。本文介紹基于Matlab/Simulink仿真環境下，通過單位階躍信號作用，利用仿真實例對二階控制系統進行仿真研究，直接觀察和分析二階控制系統輸出性能的變化，充分體現了Matlab/Simulink仿真直觀和方便的特點[2]。……