設(shè)定ωn=10 rad/s 不變，改變參數(shù)ζ分別為0，0.25，1和2的二階控制系統(tǒng)Simulink仿真結(jié)構(gòu)如圖3所示，輸入單位階躍信號(hào)，其仿真響應(yīng)曲線如圖4所示。從圖中實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)分析可以看出，響應(yīng)曲線由上至下，依次為無(wú)阻尼等幅振蕩曲線，欠阻尼振蕩衰減曲線，臨界阻尼和過(guò)阻尼無(wú)超調(diào)單調(diào)上升曲線。當(dāng)0《ζ《1 時(shí)，二階控制系統(tǒng)欠阻尼狀態(tài)ζ變化的階躍響應(yīng)曲線如圖5所示。隨著ζ 的增大，系統(tǒng)單位階躍響應(yīng)的超調(diào)量減少，但上升時(shí)間加長(zhǎng)，曲線峰值較大，因此，綜合考慮超調(diào)量和上升時(shí)間兩個(gè)因素，應(yīng)選擇ζ 接近最佳阻尼比0.707。

　　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

　　設(shè)定ζ=0.1 不變，改變參數(shù)ωn 分別為10 rad/s 和20 rad/s的二階控制系統(tǒng)Simulink仿真結(jié)構(gòu)如圖6所示，輸入單位階躍信號(hào)，其仿真響應(yīng)曲線如圖7所示。從圖中實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)分析可以看出，當(dāng)ζ=0.1 時(shí)，隨著ωn 的增大，系統(tǒng)單位響應(yīng)的振蕩周期變短，其調(diào)整時(shí)間也相應(yīng)地縮短;當(dāng)ζ≥1 時(shí)，系統(tǒng)變成臨界阻尼或欠阻尼系統(tǒng)，這時(shí)也有類似的結(jié)論，圖8所示為當(dāng)ζ=1時(shí)，ωn分別為10 rad/s和20 rad/s的二階控制系統(tǒng)的階躍響應(yīng)曲線。

　　3 結(jié)語(yǔ)

　　基于Matlab/Simulink 環(huán)境的仿真分析方法，通過(guò)Simulink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)。