北京工业大学控制工程实验报告.docx
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北京工业大学控制工程实验报告
控制工程基础课程
实验报告
北京工业大学
机电学院
班号
彩虹人
实验一控制系统的阶跃响应实验
二、实验内容
10
1、传递函数G（s）二「—1
s2+2s+10
图像结果:
eu
pmA
代码：
num=[10];
den=[1210];
damp（den）
EigenvalueDampingFrequency
-1.OOe+OO+3.00e+00i3.16e-013.16e+00
-1.OOe+OO-3.00e+00i3.16e-013.16e+00
（Frequenciesexpressedinrad/TimeUnit）step（num,den）
实验值
理论值
峰值Cmax（tp）
1.3509
1.351
峰值时间（tp）
1.0492s
1.047s
过渡时间ts±%5
2.518s
3s
%2
3.5147s
4s
理论值计算:
Cmaxth二1e一"Jf二1.351
tpth-n/,1-f3n-1.047s
tath1=3/f4=3s
tath2=4/f中=4S
△c%=1.35°9-1.351H100%=0.0074%1.351
Atp%=
1.0492-1.047
1.047
100%=0.21%
25183
心“一^"00%"6.07%
-3.5147-4/>»n/
Atath2%=疋100%=12.13%
4
KI*E4r'MateIz»rrTuekDmltoayriMjbail-ianf
Jd;Wifv\-:
5»*r-*3□EH董口
3
KtaMieMate!
w囱賀口p、
■EIMlwt,
4、G3（s）
s32s22s10
ln-imrF4l
七、实验报告要求：
（1）分析系统的阻尼比和无阻尼振荡频率对系统阶跃响应的影响
答：
阻尼比决定了振荡特性，0v<1越小，其阶跃响应超调量越大，上升时间越
长。
，0<<1,有振荡>1,无振荡。
系统无阻尼振荡频率越大，阶跃响应的
反应速度越快•
（2）分析响应曲线的零初值，非零初值与系统模型的关系
答：
当分子、分母多项式阶数相等时响应曲线初值不为0,当分子多项式的阶数低于分母多项式的结束时相应曲线的初值为零初值。
（3）分析响应曲线的稳态值与系统模型的关系
答：
当分子、分母多项式阶数相等时响应曲线稳态值为零；当分子多项式的阶数低于分母多项式的结束时相应曲线的稳态值为1.
八、思考题：
分析系统零点对阶跃响应的影响
答：
当系统存在不稳定零点时，系统的阶跃响应可能有向下的峰值，，零点
的存在使振荡响应增加。
实验二控制系统的脉冲响应实验
、实验内容
10
~2
1、Q（s）
s2s10
实验值
理论值
峰值Cmax（tp）
2.0853
*
峰值时间（tp）
0.4197s
*
过渡时间
ts
±%5
3.8819s
*
±%2
4.9311s
*
2
Time（seconds）
七、实验报告要求：
（1）分析系统的阻尼比和无阻尼振荡频率脉冲响应的影响
答：
系统的阻尼比（OVZ<1）越大，其阶跃响应超调量越小，上升时间越长；系统的阻尼比Z决定了其振荡特性：
Z>1时，无振荡、无超调，阶跃响应非周期趋于稳态输出，0系统的无阻尼振荡频率越大，阶跃响应的反应速度越快。
（2）分析响应曲线的零初值、非零初值与系统模型的关系
答：
当分子、分母多项式阶数相等时响应曲线初值为非零初值，当分子多
项式的阶数低于分母多项式的结束时相应曲线的初值为零初值。
（4）分析响应曲线的稳态值与系统模型的关系
答：
当分子、分母多项式阶数相等时响应曲线稳态值为0;当分子多项式的阶数低于分母多项式的结束时相应曲线的稳态值为1.
八、思考题：
分析系统零点对单位脉冲响应曲线的影响
答：
当系统存在不稳定零点时，系统的阶跃响应可能有向下的峰值。
实验四控制系统的伯德图实验
、实验内容
40
1
LKdl§UMFrn9aM
Frequency（rad/s）
1、1,z=0.01；2,z=0.1；1,3=0.5;4,z=1；5,Z=2;
2、
BodeDiagram
Gm=10.8dB（at31.6rad/s）,Pm=22.3deg（at16.3rad/s）
60
Frequency（rad/s）
\Jae0cesanp
c6
k=3
BodeDiagram
101010101010
Frequency（rad/s）
BodeDiagram
Gm=-InfdB（at0rad/s）,Pm=54.9deg（at3.02rad/s）
实验五控制系统的极坐标图实验
二、实验内容
1、
NyquistDiagram
20,,,,,
-0.10
-20
-1-0.9-0.8-0.7-0.6-0.5-0.4-0.3-0.2
RealAxis
2、T1>T2:
绿T2>T1:
蓝
ImaginaryAxis
00
忍世A盏
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