控制系统的时域分析Word文件下载.docx

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年

10

月

21

日

指导单位

自动化学院

指导教师

袁德明

学生姓名

班级学号

学院（系）

电气工程

专业

自动化

实验类型

验证

实验学时

2

2015年10月21日

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．将‘实验一代码’这个文件夹拷贝到桌面上;

2．开机进入Matlab6.1运行界面;

3．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

4．Matlab指令窗>

>

后面输入指令：

con_sys;

进入本次实验主界面。

5．分别双击上图中的三个按键，依次完成实验内容。

6．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：

1．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。

T=4

脉冲响应

阶跃响应

斜坡响应

加速度响应

T=5

T=6

脉冲响应：

阶跃响应：

斜坡响应：

2．二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。

3．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%.

四．实验小结（包括问题和解决方法、心得体会、意见与建议等）

这次实验并不难，老师已经把程序给我们了，通过这次试验观察控制系统的时域响应，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。

五、指导教师评语

成绩

批阅人

日期