实验二二阶系统的动态特性与稳定性分析.pdf

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1、..自动控制原理实验报告实验名称：二阶系统的动态特性与稳定性分析班级：姓名：学号：;...实验二二阶系统的动态特性与稳定性分析一、实验目的1、掌握二阶系统的电路模拟方法及其动态性能指标的测试技术过阻尼、临界阻尼、欠阻尼状态2、分析二阶系统特征参量（n，）对系统动态性能的影响；3、分析系统参数变化对系统稳定性的影响，加深理解“线性系统稳定性至于其结构和参数有关，与外作用无关”的性质；4、了解掌握典型三阶系统的稳定状态、临界稳定、不稳定状态；5、学习二阶控制系统及其阶跃响应的Matlab仿真和simulink实现方法。二、实验内

2、容1、构成各二阶控制系统模拟电路，计算传递函数，明确各参数物理意义。2、用Matlab和simulink仿真，分析其阶跃响应动态性能，得出性能指标。3、搭建典型二阶系统，观测各个参数下的阶跃响应曲线，并记录阶跃响应曲线的超调量%、峰值时间tp以及调节时间ts，研究其参数变化对典型二阶系统动态性能和稳定性的影响；4、搭建典型三阶系统，观测各个参数下的阶跃响应曲线，并记录阶跃响应曲线的超调量%、峰值时间tp以及调节时间ts，研究其参数变化对典型三阶系统动态性能和稳定性的影响；5、将软件仿真结果与模拟电路观测的结果做比较。三、实验

3、步骤1、二阶系统的模拟电路实现原理将二阶系统：2nG(s)可分解为一个比例环节，一个惯性环节和一个积分环节s22s2nn;...U0(s)R2R3R6G(s)2Ui(s)R1(R3R6R2R4R5C1sR2R4R5C1C2s)R32R2R4R5C1C2nR312s22s2ssnnR2R4R5C1C2R6C22、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12.5保持不变，测试阻尼系数不同时系统的特性，搭建模拟电n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、.4当R6=200K时，二阶系统阻尼系数=0.2（1）用Matlab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(12.5^2,[125*0.812.5^2]),step(g)Transferfunction:156.3-------------------s^2+200s+156.3;...StepResponse1.4System:g1.2System:gTime(sec):0.409Time(sec):0.333Amplitude:1.02Amp

5、litude:11System:gTime(sec):0.271e0.8dAmplitude:0.95tulipSystem:gmTime(sec):0.12A0.6Amplitude:0.50.40.2000.10.20.30.40.50.60.7Time(sec)超调量：%=2%；峰值时间：tp=0.409s调节时间：ts=0.271s当0.4时g=tf(12.5^2,[125*0.412.5^2]),step(g)Transferfunction:156.3------------------s^2+10s+156.3

6、;...StepResponse1.4System:g1.2System:gTime(sec):0.174System:gTime(sec):0.254Amplitude:1Time(sec):0.608Amplitude:1.25Amplitude:0.951e0.8dtuliSystem:gpmTime(sec):0.0988A0.6Amplitude:0.50.40.2000.20.40.60.811.2Time(sec)超调量：%=25%；峰值时间：tp=0.254s调节时间：ts=0.608s当0.2时g=tf(1

7、2.5^2,[125*0.212.5^2]),step(g)Transferfunction:156.3-----------------s^2+5s+156.3StepResponse1.6System:g1.4Time(sec):0.245Amplitude:1.52System:g1.2System:gTime(sec):0.144Time(sec):1.1Amplitude:0.994Amplitude:0.951edulitp0.8mASystem:gTime(sec):0.09040.6Amplitude:0.5

8、0.40.2000.511.522.5Time(sec);...超调量：%=52%；峰值时间：tp=0.245s调节时间：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