[科普中国]-时域响应分析

时域响应分析是一个控制学术语，用于分析控制形态。

简介系统在施加一定形式的输入信号后，研究系统的输出量随时间的变化规律。控制系统的时域响应由动态过程和稳态过程两部分组成，其中动态过程是指系统从初始状态经历了一段时间的变化，达到最终状态的响应过程；稳态响应过程是指动态过程结束后系统的稳定输出状态。

其中，瞬态响应：系统受到外加作用的激励后，从初始状态到最终状态的响应过程称为瞬态响应。

稳态响应：时间趋于无穷大时，系统的输出状态为稳态响应。1

基础知识时域分析法直接在时间域中对系统进行分析，可以提供系统时间响应的全部信息，具有直观、准确的特点。为了研究控制系统的时域特性，经常采用瞬态响应（如阶跃响应、脉冲响应和斜坡响应）。本次实验从分析系统的性能指标出发，给出了在MATLAB环境下获取系统时域响应和分析系统的动态性能和稳态性能的方法。

用MATLAB求系统的瞬态响应时，将传递函数的分子、分母多项式的系数分别以s的降幂排列写为两个数组num、den。由于控制系统分子的阶次m一般小于其分母的阶次n，所以num中的数组元素与分子多项式系数之间自右向左逐次对齐，不足部分用零补齐，缺项系数也用零补上。

时域响应分析的实验通过调整系统的参数可改变系统阻尼系数，从而改变系统动态性能。

当阻尼系数小于1为欠阻尼，阻尼系数越小，系统超调越大，峰值时间越小，调整时间越大。

当阻尼系数等于1为临界阻尼，无超调，调整时间最小。

当阻尼系数大于1为过阻尼，阻尼越大，响应越慢，调整时间越大。2

本词条内容贡献者为:

张静 - 副教授 - 西南大学