实验二二阶系统的动态特性与稳定性分析Word文档格式.docx

1、G （ s）n可分解为一个比例环节，一个惯性环节和一个积分环节n ssG （s） U 0 （ s）R1（R3 R6U i （ s）R3R2 R4 R5 C1C21R2 R4 R5 C1C2 R6 C2R2 R3 R6R2 R4 R5 C1 s R2 R4 R5 C1C2 s2）2 n s2、 研究特征参量 对二阶系统性能的影响将二阶系统固有频率n12.5 保持不变，测试阻尼系数不同时系统的特性，搭建模拟电路，改变电阻 R6 可改变的值当 R6=50K 时，二阶系统阻尼系数=0.8当 R6=100K 时，二阶系统阻尼系数=0.4当 R6=200K 时，二阶系统阻尼系数=0.2（1）用 Matla

2、b 软件仿真实现二阶系统的阶跃响应，计算超调量 % 、峰值时间 tp 以及调节时间 ts。当 n12.5 ，0.8 时：clearg=tf（12.52,1 25*0.8 12.52）,step（g）Transfer function:156.3-s2 + 200 s + 156.3Step Response1.41.2System: gTim e （sec）: 0.409Time （sec）: 0.333Am plitude: 1.02 1e0.8 0.271d 0.95utilpm0.6 0.12A 0.50.40.20.10.30.50.7Time （sec）超调量： %=2% ；峰值时间

3、： tp=0.409s调节时间： ts=0.271s当 0.4 时g=tf（12.52,1 25*0.412.52）,-s2 + 10 s + 156.3System:1.2 g 0.174 0.254Amplitude: 0.608 1.25 0.0988 % =25% ； tp=0.254s ts=0.608s当0.2 时g=tf（12.52,1 25*0.2-s2 + 5 s + 156.31.6System : 0.245 1.52 g 1.2 0.144 0.994 1.1tuilTime （sec）: 0.0904Amplitude:1.52.5e （sec） % =52% ； t

4、p=0.245s ts=1.1s（2）在自控原理实验箱中搭建对应的二阶系统的模拟电路，输入阶跃信号，观测不同特征参量 下输出阶跃响应曲线，并记录出现超调量超调量： % =52% 、峰值时间 tp 及调节时间 ts3、研究特征参量 n 对二阶系统性能的影响将二阶系统特征参量=0.4 保持不变，测试固有频率n 不同时系统的特征， 搭建模拟电路，理论计算结果如下：当 R5=256K 、 R6=200K时，则该二阶系统固有频率n =6.25当 R5=64K 、R6=100Kn =12.5当 R5=16K 、R6=50K 时，则该二阶系统固有频率n =25（1）用 Matlab 软件仿真实现二阶系统的阶

5、跃响应，计算超调量% 、峰值时间tp 以及调6.25 时g=tf（6.252,1 12.5*0.46.252）,39.06s2 + 5 s + 39.06System1.2 : 0.347 0.509 1.22 0.198Tim e （sec） tp=0.509s ts=1.22s当 n 12.5 时，n 25g=tf（252,1 50*0.4252）,625-s2 + 20 s + 625 0.0864 0.128 0.304 0.997 0.0494 tp=0.128s ts=0.304s参量 n 下输出阶跃响应曲线，并记录超调量 % 、峰值时间 tp 及调节时间 ts4、研究典型三阶系统

6、的响应曲线与稳定性R7=10K ，开环增益 K=50 ，三阶系统不稳定R7=125/3K ，开环增益 K=12 ，三阶系统临界稳定R7=100K ，开环增益 K=5 ，三阶系统稳定（1）用 Matlab 软件仿真实现三阶系统阶跃响应，验证其稳定性R7=10K ，开环增益 K=50g=tf（50,0.05 0.6 1 50）50-0.05 s3 + 0.6 s2 + s + 50x 1063ilm 0.5-0.5-1-1.50 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10R7=125/3K ，开环增益 K=12g=tf（12,0.05 0.6 1 12）,120.05 s3 + 0.6 s2 + s

7、 + 121.8 0.777 1.94 0.432 0.306510152025R7=100K ，开环增益 K=5g=tf（5,0.05 0.6 1 5）,-0.05 s3 + 0.6 s2 + s + 5阶跃响应曲线：tilp 0.8 1.15 1.57 5.61 0.678 1.05 0.4542 4 6 8 10 12（2） 创建 simulink 仿真模型，分别取阶跃输入函数、斜坡输入函数，验证三阶系统稳定性能阶跃信号输入下：仿真系统框图：系统仿真框图：斜坡信号输入下：响应曲线：信号响应曲线：（ 3）在自控原理实验箱中搭建对应的三阶系统的模拟电路，输入阶跃信号，观测不同参数下输出阶跃响

8、应曲线， 观测三界系统处于不稳定、 临界稳定和稳定的三种状态时的波形并记录，求出稳定时出现的超调量 % 、峰值时间 tp 及调节时间 ts四、实验结果1、讨论系统特征参量（ n， ）变化时对系统动态性能的影响（1）在 n 一定的条件下，随着 减小，超调量 % 增大；峰值时间 tp 减小，调节时间 ts增加，震荡增强（2）在 一定的条件下，随着 n 增加，超调量 % 不变；减小2、根据二阶系统电路图中的参数利用软件计算下表的理论值，并与实测值比较超调量峰值时间调节时间 ts%二阶系统tp特征参量实测阶跃响应曲线理实值论测=2%0.27s09s1s71s24n =0.65s54s2s08s12.552441.11.08s45s3s峰值时间 tp实测理论25% 30% 0.509s 0.54s 1.22s 1.22s6.25n