第４３卷 第４期 Ｖ０１．４３ Ｎｏ．４ 河南科技学院学报 Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｈｅｎａｎ Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ ｏｆ Ｓｃｉｅｎｃｅ ａｎｄ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ２０１５年８月 Ａｕｇ．２０１５ ｄｏｉ：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．１００８—７５１６．２０１５．０４．０１２ 基于Ｍｕｌｔｉｓｉｍ与Ｍａｔｌａｂ的二阶系统 响应分析与仿真 李琳芳，刘艳昌，崔微微 （河南科技学院，河南新乡４５３００３） 摘要：建立了ＲＬＣ串联二阶系统的电路模型，利用Ｍｕｈｉｓｉｍ与Ｍａｔｌａｂ仿真分析了欠阻尼二阶系统的阶跃响应、 脉冲响应以及斜坡响应．仿真结果显示：阶跃响应和脉冲响应呈振荡衰减特性，阶跃响应趋于稳定值１，脉冲响应 趋于稳定值０，斜坡响应呈持续增长特性．整个电路设计简单灵活，仿真结果直观明了，与理论分析结果一致． 关键词：ＲＬＣ二阶电路；Ｍｕ１ｔｉｓｉｍ；Ｍａｔ１ａｂ；时域响应 中图分类号：ＴＮ７１０ 文献标志码：Ａ 文章编号：１００８—７５１６（２０１５）０４—００５９—０５ Ａｎａｌｙｓｉｓ ａｎｄ ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ ｏｆ ｓｅｃｏｎｄ－ｏｒｄｅｒ ｓｙｓｔｅｍ ｒｅｓｐｏｎｓｅ ｂａｓｅｄ ｏｎ Ｍｕｌｔｉｓｉｍ ａｎｄ Ｍａｔｌａｂ Ｌｉ Ｌｉｎｆａｎｇ，Ｌｉｕ Ｙａｎｃｈａｎｇ，Ｃｕｉ Ｗｅｉｗｅｉ （Ｈｅｎａｎ Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ ｏｆ Ｓｃｉｅｎｃｅ ａｎｄ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｘｉｎｘｉａｎｇ ４５３００３，Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅ ＲＬＣ ｓｅｒｉｅｓ ｃｉｒｃｕｉｔ ｍｏｄｅｌ ｏｆ ｓｅｃｏｎｄ－ｏｒｄｅｒ ｓｙｓｔｅｍ ｗａｓ ｅｓｔａｂｌｉｓｈｅｄ，ｓｔｅｐ ｒｅｓｐｏｎｓｅ，ｉｍｐｕｌｓｅ ｒｅｓｐｏｎｓｅ ａｎｄ ｒａｍｐ ｒｅｓｐｏｎｓｅ ｏｆ ｓｅｃｏｎｄ－ｏｒｄｅｒ ｓｙｓｔｅｍ ｗｅｒｅ ｓｉｍｕｌａｔｅｄ ｉｎ ｔｈｉｓ ｐａｐｅｒ．Ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ ｒｅｓｕｌｔｓ ｓｈｏｗｅｄ ｔｈａｔ ｓｔｅｐ ｒｅｓｐｏｎｓｅ ｈａｄ ａｎ ｏｓｃｉｌｌａｔｏｒｙ ｎａｔｕｒｅ，ａｎｄ ｅｖｅｎｔｕａｌｌｙ ｄｅｃａｙｓ ｔｏ ｔｈｅ ｓｔａｂｌｅ ｖａｌｕｅ ｏｆ １，ｉｍｐｕｌｓｅ ｒｅｓｐｏｎｓｅ ｄｅｃａｙｓ ｔｏ ｔｈｅ ｓｔａｂｌｅ ｖａｌｕｅ ｏｆ ０， ｒａｍｐ ｒｅｓｐｏｎｓｅ ｋｅｅｐｓ ｇｒｏｗｉｎｇ．Ｔｈｅ ｗｈｏｌｅ ｃｉｒｃｕｉｔ ｄｅｓｉｇｎ ｉｓ ｓｉｍｐｌｅ ａｎｄ ｆｌｅｘｉｂｌｅ，ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ ｒｅｓｕｌｔｓ ａｒｅ ｓｔｒａｉｇｈｔｆｏｒｗａｒｄ， ｃｏｎｓｉｓｔｅｎｔ ｗｉｔｈ ｔｈｅｏｒｅｔｉｃａｌ ａｎａｌｙｓｉｓ Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ＲＬＣ ｓｅｃｏｎｄ—ｏｒｄｅｒ ｃｉｒｃｕｉｔ；Ｍｕｈｉｓｉｍ；Ｍａｔｌａｂ；ｔｉｍｅ—ｄｏｍａｉｎ ｒｅｓｐｏｎｓｅ 无论是实验教学还是工程实践，ＲＬＣ串联二阶系统都有着广泛的应用，如收音机中的振荡器、滤波 电路、调谐放大器等，因此分析和理解二阶系统特性具有重要的现实意义．对二阶电路进行时域分析时， 种方法是建立描述电路的微分方程，然后求解方程，这种方法计算量大Ⅲ；一种方法是采用实物元器件 在面包板或实验台上搭建电路，进行电路测试或分析，这种方法对实验条件要求高［２１．而借助电子仿真软 一件能很方便地观察到ＲＬＣ串联二阶电路在阶跃信号、脉冲信号、斜坡信号３种典型输入信号下的响应 波形ｐ１．本文通过Ｍｕｌｔｉｓｉｍ与Ｍａｔｌａｂ软件对二阶系统的阶跃响应、脉冲响应、斜坡响应进行了仿真分析， 不但解决了计算复杂和实验条件高的问题，而且整个过程便捷灵活，提高了设计效率． １ ＲＬＣ串联二阶系统模型 ＲＬＣ串联二阶电路如图１所示． 收稿日期：２０１５—０４—１２ 作者简介：李琳芳（１９８８一），女，河南新乡人，硕士，助教．主要从事信号与信息处理研究 ５９ 李琳芳等：基于Ｈｕ］ｔｉ ｓ１ ｍ与Ｍａｔ］ａｂ的二阶系统响应分析与仿真 第４期 ＿ ｆ。。 ●●● ● 々 ４ ３ ２ ｉ ●、 ０ 仉 仉 仉 －ｉ －２ ． ／／一 ／、 ｌ ＼ ｊ ｆ，０ ｂ脉冲响应的Ｍａｔｌａｂ仿真 ／ ／ ／ ／ ／ ／ ／ ／ ／ ．／ ｌ，Ｉ ｃ斜坡响应的Ｍａｔｌａｂ仿真 图６系统响应的Ｍａｔｌａｂ仿真 Ｆｉｇ．６ Ｓｙｓｔｅｍ ｒｅｓｐｏｎｓｅ ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ ｂａｓｅｄ ｏｎ Ｍａｔｌａｂ ４小结 二阶系统被广泛应用于理论教学与工程实际．本文在Ｍｕｈｉｓｉｍ、Ｍａｔｌａｂ软件环境下求解了欠阻尼二 阶系统的瞬态响应，通过二种方法得到的响应波形曲线一致．以往分析二阶系统响应特性常选择Ｍａｔｌａｂ， 本文提供了另一种思路，利用Ｍｕｈｉｓｉｍ分析二阶系统的响应特性，为实验教学提供了方法指导，对工程应 用提供了技术指导． 参考文献： ［１］齐迹．ＲＬＣ串联二阶电路响应的分析与仿真［Ｊ】．齐齐哈尔大学学报，２００７，２３（３）：３３—３６． ［２】张志立．基于Ｍｕｈｉｓｉｍ技术的电路实验［Ｊ】．实验科学与技术，２０１０，８（１）：１５—１６． ［３居敏花．３］ＲＬＣ串联二阶电路的仿真分析［Ｊ］．大众科技，２０１０（１ １）：１ １４—１ １５． 【４】胡寿松．自动控制原理基础教程［Ｍ］．３版．北京：科学出版社，２０１３：８３—９０． ［５】桂静宜．ＲＬＣ二阶串联电路的分析与仿真［Ｊ］．电子科技，２０１０，２３（２）：１０３—１０６． 【６］祁国权．ＲＬＣ二阶电路暂态过程的Ｍｕｈｉｓｉｍ仿真［Ｊ］．电子设计工程，２０１１，１９（２４）：２１—２３． ［７】王正林，王胜开，陈国顺，等．ＭＡＴＬＡＢ／Ｓｉｍｕｌｉｎｋ与控制系统仿真［Ｍ】．北京：电子工业出版社，２０１３：１０３—１０５． 【８】哈斯花．典型二阶系统控制器设计［Ｊ】．赤峰学院学报：自然科学版，２０１３，２９（１下）：３ｌ一３３． （责任编辑：卢奇） ６３