二阶系统的阶跃响应实验报告.docx

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实验的目的和要求

实验二 二阶系统的阶跃响应实验报告

掌握二阶控制系统的电路模拟方法及其动态性能指标的测试技术；

定量分析二阶控制系统的阻尼比?和无阻尼自然频率?对系统动态性能的影响；

n

加深理解“线性系统的稳定性只与其结构和参数有关，而与外作用无关”的性质；

了解与学习二阶控制系统及其阶跃响应的MATLAB仿真。

实验内容

2分析典型二阶系统G(s)? ?n

2

的?（?取值为0、0.25、0.5、1、

s2?2??

n

s??2

n

1.2……）和?(?取值10、100……)变化时，对系统阶跃响应的影响。

n n

n典型二阶系统，若??0.707，? ?10s?1，确定系统单位阶跃响应的特征量?%、

n

t和t。

r s

需用的仪器

计算机、Matlab6.5编程软件

实验步骤

1）利用MATLAB分析?

n

=10时?变化对系统单位阶跃响应的影响。

观察并记录响应曲线，根据实验结果分析?变化对系统单位阶跃响应的影响。

2）利用MATLAB分析?=0时?

n

变化对系统单位阶跃响应的影响。

观察并记录响应曲线，根据实验结果分析?

n

变化对系统单位阶跃响应的影响。

3）利用MATLAB计算特征量?%、t

r

教案方式

讲授与指导相结合

考核要求

以实验报告和实际操作能力为依据

实验记录及分析

程序：

》t=[0:0.01:10]。

y1=step([100],[10100],t)。

y2=step([100],[15100],t)。

和t。

s

y3=step([100],[1

10

100],t)。

y4=step([100],[1

20

100],t)。

y5=step([100],[1

80

100],t)。

subplot(3,2,1)。

plot(t,y1,-)。

grid

xlabel(timet)。ylabel(y1)。title(李山1206074118)。legend(\xi=0单位阶跃响应曲线)。subplot(3,2,2)。

plot(t,y2,-)。grid

xlabel(timet)。ylabel(y2)。title(李山1206074118)。legend(\xi=0.25单位阶跃响应曲线)。subplot(3,2,3)。

plot(t,y3,-)。grid

xlabel(timet)。ylabel(y3)。title(李山1206074118)。legend(\xi=0.5单位阶跃响应曲线)。subplot(3,2,4)。

plot(t,y4,-)。grid

xlabel(timet)。ylabel(y4)。title(李山1206074118)。legend(\xi=1单位阶跃响应曲线)。subplot(3,2,5)。

plot(t,y5,-)。grid

xlabel(timet)。ylabel(y5)。title(李山1206074118)。legend(\xi=4单位阶跃响应曲线)。

图形：

总结：

当0ξ1时，系统为欠阻尼系统，可以看出此时的为减幅正弦振荡函数，它的振幅随时间的增加而减小。

当ξ=0时，系统为无阻尼系统，可以看出此时图形呈等幅振荡。

当ξ=1时，系统为临界系统，可以看出此时图形为单调上升，无振荡无超调。当ξ1时，系统为过阻尼系统，可以看出此时单调上升，无振荡无超调。

更可以由上图可以看出ξ1时，二级系统的单位阶跃响应函数的过渡过程为衰减，并且随着阻尼ξ 的减小，其振荡特性表现的越加激烈，当ξ=0时达到等幅振荡。

ξ=1和ξ1时，二阶系统的过渡过程具有单调上升的特性。从过渡过程的持续时间来看，在无振荡单调上升的曲线中，以ξ=1的过渡时间ts最短。在欠阻尼系统中，不仅过渡时间比ξ=1时更短，而且振荡不太严重。

程序：

》t=[0:0.01:10]。

y1=step([1*1],[1

0

1*1],t)。

y2=step([2*2],[1

0

2*2],t)。

y3=step([4*4],[1

0

4*4],t)。

y4=step([8*8],[1

0

8*8],t)。

y5=step([16*16],[1016*16],t)。subplot(3,2,1)。

plot(t,y1,-)。grid

xlabel(timet)。ylabel(y1)。title(李山1206074118)。legend(W_n=1单位阶跃响应曲线)。subplot(3,2,2)。

plot(t,y2,-)。grid

xlabel(timet)。ylabel(y2)。title