控制系统的时域分析.docx
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控制系统的时域分析
实验报告
(2015/2016学年第一学期)
课程名称
自动控制原理
实验名称
控制系统的时域分析
实验时间
2015
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
实验报告
实验名称
控制系统的时域分析
指导教师
袁德明
实验类型
验证
实验学时
2
实验时间
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
脉冲响应
阶跃响应
斜坡响应
加速度响应
T=6
脉冲响应:
阶跃响应:
斜坡响应:
加速度响应
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