实验一控制系统的时域分析.docx

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实验一控制系统的时域分析

仿真实验一：

控制系统的时域分析

1.实验目的：

●观察控制系统的时域响应；

●记录单位阶跃响应曲线；

●掌握时间响应分析的一般方法；

●初步了解控制系统的调节过程。

2.实验步骤：

●将‘实验一代码’这个文件夹拷贝到桌面上;

●开机进入Matlab6.1运行界面;

●通过下面方法将当前路径设置为‘实验一代码’这个文件夹所在的路径

●Matlab指令窗>>后面输入指令：

con_sys;进入本次实验主界面。

●分别双击上图中的三个按键，依次完成实验内容。

●本次实验的相关Matlab函数：

传递函数G=tf（[num],[den]）可输入一传递函数，其中num、den分别表示分子、分母按降幂排列的系数。

如的num和den分别是num=[14]和den=[110]，则此时的传递函数G的Matlab代码是：

G=tf（[14]，[110]）或G=tf（[num],[den]）。

如的num和den分别是num=[14]和den=conv（[10.2]，[12]），则此时的传递函数G的Matlab代码是：

G=tf（[14]，conv（[10.2]，[12]）或G=tf（[num],[den]）。

3.实验内容：

●观察一阶系统G=1/（T+s）的时域响应：

取3个不同的时间常数T，分别观察该时间常数下系统的四个典型响应：

脉冲响应、阶跃响应、斜坡响应以及单位加速度响应。

将实验结果图记录下来，利用Alt+Prisc组合按钮实现截图。

●二阶系统的时域性能分析：

（1）固定自然频率与阻尼比，调节响应时间滑块，记录阶跃响应最终出现稳定值时的实验结果，包括极点分布图与阶跃响应图。

（2）调节自然频率与阻尼比，要求：

Tr<0.56s；

Tp<1.29s；

Ts<5.46；

超调不大于5％.

记录下满足上述要求的自然频率与阻尼比的2组数据，以及对应的极点分布图与阶跃响应图。

（3）结合系统的零极点图，观察自然频率与阻尼比对极点位置的影响，固定自然频率，改变阻尼比，记录2组实验结果。

（4）结合时域响应图，观察自然频率与阻尼比对阶跃响应的影响，固定阻尼比，改变自然频率，记录2组实验结果。

●观察比例-微分校正与测速反馈对二阶系统性能的改善。

（1）.按原始的调节参数输入K1=1、K2=1、K3=0、K4=0，调节时间滑块，记录阶跃响应最终出现稳定值时的极点分布图与阶跃响应图。

（2）.固定K1=1、K2=1、K3=0、K4=0，采用2个不同的传递函数G输入，观察各项性能指数，记录实验结果。

（3）.固定K1=1、K2=1、K4=0，G的情况下，分别取2个不同的K3，观察比例-微分控制对系统性能的改善，记录实验结果。

（4）.固定K1=1、K2=1、K3=0，G的情况下，分别取2个不同的K4，观察测速反馈对系统性能的影响，记录实验结果。

（5）.固定K1=1、K2=1、G的情况下，调节2组参数K3、K4的不同组合，使系统阶跃响应满足：

上升时间Tr<3.5s；

超调量<2%.

记录实验结果。