高阶系统闭环零极点对系统特性的影响预览.doc

现代工程控制理论 实验报告 实验名称：高阶系统闭环零极点对系统特性的影响  目录 一、 实验目的 3 二、 实验原理 3 1、高阶系统动态性能分析 3 2、系统的零极点的分布对系统的影响如下： 4 三、 实验过程 4 1、绘制增加极点前后系统y1,y2的阶跃响应曲线。 4 2、绘制增加零点前后系统y1,y3的阶跃响应曲线。 6 3、绘制增加远离虚轴的偶极子前后系统y1和y4的阶跃响应曲线 7 4、绘制增加靠近虚轴的偶极子前后系统y1和y5的阶跃响应曲线 8 四、 实验结果及分析 10 1、绘制增加极点前后系统y1,y2的阶跃响应曲线。 10 2、绘制增加零点前后系统y1,y3的阶跃响应曲线。 10 3、绘制增加远离和靠近虚轴的偶极子前后系统的阶跃响应曲线 10 4、通过以上理论分析和仿真验证可得到以下结论： 10 五、 实验中存在问题 11  一、 实验目的 增加或减少闭环零极点及闭环零极点的位置 学习用 研究系统的零极点及偶极子对系统控制特性的影响。 二、 实验原理 1、高阶系统动态性能分析 的闭环传递函数的一般形式可表示为： n≥m) 表示成零极点形式后，为： 式中：-zi(i=1,2,...,m)---闭环传递函数的零点 j(j=1,2,…,n)---闭环传递函数的。 系统零极点都互不相同，单重的。 单位阶跃响应的拉氏变换为： 2、系统的零极点的分布对系统的影响如下： ①、若某极点远离虚轴与其它零、极点，则该极点对应的响应分量较小。 ②、若某极点邻近有一个零点，则可忽略该极点引起的暂态分量。这样的零极点即为偶极子。 ③、若偶极子靠近虚轴，则不可忽略该极点引起的暂态分量。 三、 实验过程 1、绘制增加极点系统2的阶跃响曲线。 编程如下： clc; close all; clear all; num0=[1]; den0=[1 1 1]; t=0:0.01:20; y1=step(num0,den0,t); num1=num0; den1=conv(den0,[1/2 1]); y2=step(num1,den1,t); t0=Tvalue(y1,0.01); t1=Tvalue(y2,0.01); plot(t,y1,-r,t,y2,.g); xlabel(t); ylabel(y); title(y1阶跃响应曲线); legend(t0,t1); 运行结果如图一所示： 图一： 2、绘制增加系统阶跃响曲线。 编程如下： clc; close all; clear all; num0=[1]; den0=[1 1 1]; t=0:0.01:20; y1=step(num0,den0,t); num1=conv(num0,[1/2 1]); den1=den0; y3=step(num1,den1,t); t0=Tvalue(y1,0.01); t1=Tvalue(y3,0.01); plot(t,y1,-r,t,y3,.b); xlabel(t); ylabel(y); title(y1y3的阶跃响应曲线); legend(t0,t1); 如图二所示： 图二： 3、绘制增加远离虚轴的偶极子前后系统y1和y4的阶跃响应曲线 在MATLAB中编程如下： clc; close all; clear all; num0=[1]; den0=[1 1 1]; t=0:0.01:20; y1=step(num0,den0,t); num1=conv(num0,[1/8.01 1]); den1=conv(den0,[1/8 1]); y4=step(num1,den1,t); t0=Tvalue(y1,0.01); t1=Tvalue(y4,0.01); plot(t,y1,-r,t,y4,-.k); xlabel(t); ylabel(y); title(y1和y4的阶跃响应曲线); legend(t0,t1); 运行结果如图三所示： 图三： 4、绘制增加靠近虚轴的偶极子前后系统y1和y5的阶跃响应曲线 在MATLAB中编程如下： clc; close all; clear all; num0=[1]; den0=[1 1 1]; t=0:0.01:50; y1=step(num0,den0,t); num1=conv(num0,[1/0.021 1]); den1=conv(den0,[1/0.02 1]); y5=step(num1,den1,t); t0=Tvalue(y