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南邮自动控制原理实验报告
实验一、控制系统的时域分析实验二、线性系统的根轨迹研究实验三、系统
的频率响应和稳定性研究实验四、连续系统串联校正课程名称:
自动控制原理
仿真实验一:控制系统的时域分析一、实验目的:
1.观察控制系统的时域响应;2.记录单位阶跃响应曲线;3.掌握时间响
应分析的一般方法;4.初步了解控制系统的调节过程。
二、实验步骤:
1.开机进入Matlab运行界面。
2.Matlab指令窗:CommandWindow,运行相关指令。依次完成实验内容。
3.本次实验的相关Matlab函数(参考材教材P74:
:
控制系统模型描述):
G=tf([num],[den])可输入一传递函数。
step(G,t)在时间范围t秒内,画出单位阶跃响应图。
impulse(G,t)在时间范围t秒内,画出单位脉冲响应图。
三、实验结果1.观察一阶系统1()1sTs数的时域响应:取不同的时间
常数T,分别观察该系统的脉冲响应、阶跃响应、斜坡响应以及单位加速度响应。
脉冲响应:
T=1sT=3S
阶跃响应:T=1sT=7s斜坡响应:T=1s
T=3s单位加速度响应:T=1sT=7s2、、二阶系统的时域性能分析:观测二阶系
统222()2nnnss的单位阶跃响应。
((1))令1n,0,0.5,2分别取,结合单位阶跃响应图,观察阻尼比
对阶跃响应的影响。
阻尼比=0:
G=tf([1],[1,0,1])Transferfunction:
11s^2+1step(G,18)阻尼比=0.5:
G=tf([1],[1,1,1])Transferfunction:11s^2+s+1step(G,18)
阻尼比=2:
G=tf([1],[1,2,1])Transferfunction:11s^2+2s+1step(G,1
8)结论:
当阻尼比取00时,其振荡频率为11,即为无阻尼振荡;当阻尼比大于00
小于11时,二阶系统
为欠阻尼二阶系统,其单位阶跃响应为衰减振荡;当阻尼于比大于11时,
二阶系统为过阻尼二阶系统,其单位阶跃响应为是非振荡的。
(22)令0.5,1,2,5n分别取,结合单位阶跃响应图,观察自然频率
对阶跃响应的影响。
自然频率=1:
G=tf([1],[1,1,1])Transferfunction:11s^2+s+1step(G,18)
自然频率=2:
G=tf([4],[1,2,4])Transferfunction:22s^2+2s+2step(G,1
1
8)自然频率=5:
G=tf([25],[1,5,25])Transferfunction:55s^2+5s+5step(G
,18)
结论:
自然频率越小,阻尼比越小,系统的阶跃响应幅值越大。
((3))调节自然频率与阻尼比,要求:
Tr0.56sTp1.29sTs5.46超调不大于于5%.记录下满足上述要求的自然频率
与阻尼比。
G=tf([45],[1,10,45])G=45s^2+10s+45Continuous-timet
ransferfunction.step(G,6)自然频率=16.9538rad/sec阻尼比=0.73578
实验二线性系统的根轨迹研究2.1实验目的((1))考察闭环系统根轨迹的
一般形成规律。
((2))观察和理解引进零极点对闭环根轨迹的影响。
((3))观察、理解根轨迹与系统时域响应之间的联系。
((4))初步掌握利用产生根轨迹的基本指令和方法。
2.2实验内容根轨迹绘制的指令法、交互界面法;复平面极点分布和系统响
应的关系。
已知单位负反馈系统的开环传递函数为2)^54()2()(2
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