二阶系统时域响应特性的实验研究解读Word文档下载推荐.docx
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4.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）：
构建一个二阶系统，
，
1、比例（P）控制，设计参数Kp使得系统处于过阻尼、临界阻尼、欠阻尼三种状态，并在根轨迹图上选择三种阻尼情况的Kp值，同时绘制对应的阶跃响应曲线，确定三种情况下系统性能指标随参数Kp的变化情况。
总结比例（P）控制的规律。
2、比例积分（PI）控制，设计参数Kp、KI使得由控制器引入的开环零点分别处于
1）被控对象两个极点的左侧；
2）被控对象两个极点之间；
3）被控对象两个极点的右侧（不进入右半平面）。
分别绘制三种情况下的根轨迹图，在根轨迹图上确定主导极点及控制器的相应参数；
通过绘制对应的系统阶跃响应曲线，确定三种情况下系统性能指标随参数Kp和KI的变化情况。
总结比例积分（PI）控制的规律。
3、比例微分（PD）控制，设计参数Kp、KD使得由控制器引入的开环零点分别处于：
通过绘制对应的系统阶跃响应曲线，确定三种情况下系统性能指标随参数Kp和KD的变化情况。
总结比例积分（PD）控制的规律。
4、比例积分微分（PID）控制，设计参数Kp、KI、KD使得由控制器引入的两个开环零点分别处于：
实轴上：
固定一个开环零点在被控对象两个开环极点的左侧，使另一个开环零点在被控对象的两个极点的左侧、之间、右侧（不进入右半平面）移动。
通过绘制对应的系统阶跃响应曲线，确定三种情况下系统性能指标随参数Kp、KI和KD的变化情况。
2）复平面上：
分别固定两个共轭开环零点的实部（或虚部），让虚部（或实部）处于三个不同位置，绘制根轨迹图并观察其变化；
在根轨迹图上选择主导极点，确定相应的控制器参数；
通过绘制对应的系统阶跃响应曲线，确定六种情况下系统性能指标随参数Kp、KI和KD的变化情况。
综合以上两类结果，总结比例积分微分（PID）控制的规律。
；
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）：
（一）研究采用比例控制对系统的影响kp分别取为过阻尼、欠阻尼、临界阻尼；
1、程序
clc;
p=[1]
q=[156]
figure
（1）;
rlocus（p,q）
kp=rlocfind（p,q）
k2=rlocfind（p,q）
k3=rlocfind（p,q）
gtext（'
过阻尼'
）;
欠阻尼'
临界阻尼'
title（'
比例控制'
figure
（2）;
sys=tf（conv（p,kp）,q）;
y=feedback（sys,1）
subplot（3,1,1）
step（y）;
holdon;
figure（3）;
subplot（3,1,1）;
bode（y）;
sys2=tf（conv（p,k2）,q）;
y2=feedback（sys2,1）
subplot（3,1,2）
step（y2）;
subplot（3,1,2）;
bode（y2）;
sys3=tf（conv（p,k3）,q）;
y3=feedback（sys3,1）
subplot（3,1,3）
step（y3）;
subplot（3,1,3）;
bode（y3）;
2、图形（仿真曲线）
2.1根轨迹图
2.2阶跃响应
2.3频率响应图
3．结论
在过阻尼时，随着kp的增大，系统的稳态时间减小；
在欠阻尼时，随
着kp的增加，系统的超调量增加，稳态时间增加
（二）选择PI控制规律并给定不同的控制参数，求取系统根轨迹、频率特性、时域阶跃响应。
（1）、当被控对象在两个极点左侧时：
1.试验程序
p=[110]
q=[1560]
ki=10*kp;
ki2=10*k2;
ki3=10*k3;
¹
ý
×
è
Ä
á
'
Ç
·
Á
Ù
½
ç
±
È
À
»
Ö
¿
Ø
Æ
sys=tf（conv（1,[kpki]）,q）;
sys2=tf（conv（1,[k2ki2]）,q）;
y2=feedback（sys2,1）;
sys3=tf（conv（1,[k3ki3]）,q）;
2.1根轨迹k1=0.1433、k2=1.5231、k3=0.2340
2.3频率响应
3.结论
（2）、当被控对象在两个极点中间时
1.实验程序
p=[11.5]
ki=1.5*kp;
ki2=1.5*k2;
ki3=1.5*k3;
ki=1.5*kp'
k1'
k2'
title=（'
k3'
2.1根轨迹k1=0.3791、k2=8.8032、k3=0.6544
（3）、当被控对象在两个极点右侧时
p=[11]
ki=1*kp;
ki2=1*k2;
ki3=1*k3;
2.1根轨
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