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《二阶系统的阶跃响应与线性系统的稳定性和稳态误差分析与自动控制系统的校正》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。
1、二阶系统的阶跃响应一：实验目的1．学习二阶系统阶跃响应曲线的实验测试方法2．研究二阶系统的两个重要的参数对阶跃瞬态响应指标的影响二：实验设备带有自动控制仿真软件matlab软件的计算机三：实验原理典型二阶系统的结构图如图所示。不难求得其闭环传递函数为其特征根方程为=0方程的特征根:=式中,称为阻尼比;称为无阻尼自然振荡角频率(一般为固有的)。当为不同值时，所对应的单位阶跃响应有不同的形式。四：实验内容研究特征参量和对二阶系统性能的影响标准二阶系统的闭环传递函数为：二阶系统的单位阶跃响应在不同的特征参量下有不同的响应曲线。我们研究对二阶系统性能的影响，设定无阻尼
2、自然振荡频率，考虑3种不同的值：=0.2,0.4,1，利用MATLAB对每一种求取单位阶跃响应曲线，分析参数对系统的影响。五：仿真程序和结果图1、二阶系统阶跃响应曲线程序forj=1:1:3kais=[0.2,0.4,1];w=[1/0.47,1/1,1/1.47];subplot(3,1,j)holdonfori=1:3num=w(j)^2;den=[1,2*kais(i)*w(j),w(j)^2]step(num,den);gridonendholdoffend结果图Wnσ%0.20.411/0.471/11/1.472、变换和的值：forj=1:1:3k
3、ais=[0.2,0.4,1];w=[1/0.47,1/1,1/1.47];subplot(3,1,j)holdonfori=1:3num=w(i)^2;den=[1,2*kais(j)*w(i),w(i)^2]step(num,den);gridonendholdoffendWnσ%0.20.411/0.471/11/1.473、增加一组值：forj=1:1:3kais=[0,0.2,0.4,1];w=[1/0.47,1/1,1/1.47];subplot(3,1,j)holdonfori=1:4num=w(j)^2;den=[1,2*kais(i)*w(j
4、),w(j)^2]step(num,den);gridonendholdoffend结果图：分析：Wnσ%0.20.411/0.471/11/1.47六：结论与收获结论：（1）当时，输出响应为等幅振荡。（2）当0<<1时，输出响应为衰减振荡曲线，，的变化影响动态性能指标。随着增大，上升时间增大，超调量变大，调节时间变短，峰值时间变大。（1）当>1时，响应是非振荡的，无超调量，该系统不存在稳态误差。收获：应用MATLAB软件可以绘出响应曲线，进而直观形象地从图像中看出二阶系统的动态性能指标变化。第三次试验内容：系统的稳定性研究开环增益和时间常数实验一一、二阶系统
5、的阶跃响应实验报告＿＿＿系＿＿专业＿＿＿班级学号＿＿＿姓名＿＿＿成绩＿＿＿指导教师＿＿一、实验目的1、学习实验系统的使用方法。2、学习构成一阶系统（惯性环节）、二阶系统的模拟电路，分别推导其传递函数。了解电路参数对环节特性的影响。3、研究一阶系统的时间常数T对系统动态性能的影响。4、研究二阶系统的特征参数，阻尼比和无阻尼自然频率对系统动态性能的影响。二、实验仪器1、EL-AT-II型自动控制系统实验箱一台2、计算机一台三、实验内容（一）构成下述一阶系统（惯性环节）的模拟电路，并测量其阶跃响应。惯性环节的模拟电路及其传递函数如图1-1。R2R1K=R2/R1，T
6、=R2*C图1-1一阶系统模拟电路图（二）构成下述二阶系统的模拟电路，并测量其阶跃响应。典型二阶系统的闭环传递函数为（1）其中和对系统的动态品质有决定的影响。构成图1-2典型二阶系统的模拟电路，并测量其阶跃响应：R2图1-2二阶系统模拟电路图电路的结构图如图1-3图1-3二阶系统结构图系统闭环传递函数为式中T=RC，K=R2/R1。比较（1）、（2）二式，可得=1/T=1/RC=K/2=R2/2R1（3）由（3）式可知，改变比值R2/R1，可以改变二阶系统的阻尼比。改变RC值可以改变无阻尼自然频率。今取R1=200K，R2=0K，50K，100K和200K，可
7、得实验所需的阻尼比。电阻R取100K，电容C分别取1和0.1，可得两个无阻尼自然频率。操作步骤：1.启动计算机，在桌面双击图标[自动控制实验系统]运行软件。2.测试计算机与实验箱的通信是否正常，通信正常继续。如果信不正常查找原因使通信正常后才能可以继续进行实验。3.连接被测量典型环节的模拟电路（图1-1）。电路的输入U1接A/D、D/A卡的DA1输出，电路的输出U2接A/D、D/A卡的AD1输入。检查无误后接通电源。4.在实验课题窗口中单击选择实验一[典型环节阶跃响应]，5.鼠标双击实验课题弹出实验课题参数窗口。在参数窗口中设置响应的实验参数后，鼠标单击确认等
8、待屏幕显示去显示实验结果。6.观测计算
