实验一二阶系统时域响应特性的实验研究.doc

2012-2013 学年第 1 学期 院 别: 课程名称: 自动控制原理A 实验名称: 二阶系统时域响应特性的实验研究 实验教室: 指导教师: 小组成员（姓名，学号）: 实验日期： 评 分： 一、实验目的： 1、学习并掌握利用MATLAB编程平台进行控制系统时域仿真的方法。 2、通过仿真实验研究并总结二阶系统参数（,）对时域响应特性影响的规律。 3、通过仿真实验研究并总结二阶系统附加一个极点和一个零点对时域响应特性影响的规律。 二、实验任务及要求： 实验任务： 1、自行选择二阶系统模型及参数，设计实验程序及步骤，仿真研究二阶系统参数（,）对系统时域响应特性的影响；根据实验结果，总结影响的规律。 2、研究二阶系统分别附加一个极点、一个零点后对系统时域响应特性的影响；根据实验结果，总结影响的规律。 实验要求： 1、分别选择不少于四个和（代表四种阻尼状态）取值，仿真二阶系统的阶跃（或脉冲）响应。通过仿真图展示参数，对时域响应的影响。不同和变化分别仿真于两幅图中。通过图解法获得两图中的时域响应指标，并进行比较，总结出二阶系统参数变化对时域系统响应特性影响的规律。 2、分别选择不少于三个取值的附加零点、极点，仿真二阶系统的阶跃（或脉冲）响应，将响应曲线分别仿真于两幅图中，并与无零、极点响应比较。通过图解法获得两图中的时域指标，并进行比较，总结出二阶系统附加零点、极点对时域系统响应特性影响的规律。 3、以上仿真及图形绘制全部采用MATLAB平台编程完成。 三、涉及实验的相关情况介绍（包含实验软件、实验设备、实验方案设计等情况）： 方案设计： 先构建一个二阶系统， 1) 当，改变，仿真二阶系统的阶跃响应, 观察的变化对系统时域性能的影响。 实验参数选择：自然频率ωn=2，阻尼比ζ＝-0.1，0,0.3, 0.7, 1, 2。 2）当=0.7，改变，仿真二阶系统的阶跃响应, 观察的变化对系统时域性能的影响。 实验参数选择：阻尼比=0.7，自然频率＝0.1,0.2,0.6,1.0,1.6,2.0。 3）选择三个取值的附加零点，仿真二阶系统的阶跃响应。观察给系统增加零点的变化对系统时域性能的影响。 实验参数设置：自然频率=2，阻尼比=0.7，附加极点： P = -5，-10，-0.25。 4）选择三个取值的附加极点，仿真二阶系统的阶跃响应。观察给系统增加极点的变化对系统时域性能的影响。 实验参数设置：自然频率=2，阻尼比=0.7，附加零点： Z = -5，-10，-0.25。 四、实验结果（含实验仿真程序、仿真曲线、数据记录表格及实验规律分析与总结等，可附页）： 1、程序 1）t=[0:0.1:8];wn=2;zeta1=-0.1;zeta2=0; zeta3=0.3;zeta4=0.7;zeta5=1;zeta6=2; num=wn^2; den1=[1 2*zeta1*wn wn^2];den2=[1 2*zeta2*wn wn^2]; den3=[1 2*zeta3*wn wn^2];den4=[1 2*zeta4*wn wn^2]; den5=[1 2*zeta5*wn wn^2];den6=[1 2*zeta6*wn wn^2]; hold on step(num,den1,t) step(num,den2,t) step(num,den3,t) step(num,den4,t) step(num,den5,t) step(num,den6,t) hold off grid on gtext(ζ=-0.1);gtext (ζ=0);gtext(ζ=0.3);gtext(ζ=0.7);gtext(ζ=1.0); gtext(ζ=2.0) 2）t=[0:0.1:15];zeta=0.7;wn1=0.1;wn2=0.2; wn3=0.6;wn4=1.0;wn5=1.6;wn6=2.0; num1=wn1^2;num2=wn2^2;num3=wn3^2; num4=wn4^2;num5=wn5^2;num