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《二阶系统时域响应特性的实验研究》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、2011-2012学年第1学期 院别:控制工程学院 课程名称:自动控制原理A 实验名称:二阶系统时域响应特性的实验研究 实验教室:6111 指导教师:瞿福存 小组成员（姓名，学号）: 姓名：陈宇 学号：2010073033 实验日期：2012年11月15日 评分： 一、实验目的： 1、学习并掌握利用MATLAB编程平台进行控制系统时域仿真的方法。 2、通过仿真实验研究并总结二阶系统参数（,）对时域响应特性影响的规律。 3、通过仿真实验研究并总结二阶系统附
2、加一个极点和一个零点对时域响应特性影响的规律。 二、实验任务及要求： 实验任务： 1、自行选择二阶系统模型及参数，设计实验程序及步骤，仿真研究二阶系统参数（,）对系统时域响应特性的影响；根据实验结果，总结影响的规律。 2、研究二阶系统分别附加一个极点、一个零点后对系统时域响应特性的影响；根据实验结果，总结影响的规律。 实验要求： 1、分别选择不少于六个的和取值，仿真其阶跃（或脉冲）响应。通过绘图展示参数，对时域响应的影响，不同和变化分别绘制于两幅图中。 2、通过图解法获得各时域响应指标，并进
3、行比较，总结出二阶系统参数变化对时域系统响应特性影响的规律。 3、分别选择不少于六个取值的附加零点、极点，仿真其阶跃（或脉冲）响应，将响应曲线分别绘制于两幅图中，并与无零、极点响应比较。 4、通过图解法获得各响应的时域指标并进行比较分析系统附加零点、极点对二阶系统时域响应特性影响的规律。 5、以上仿真及图形绘制全部采用MATLAB平台编程完成。 三、涉及实验的相关情况介绍（包含实验软件、实验设备、实验方案设计等情况）： 1.分别选择五个和（代表四种阻尼状态）取值，仿真二阶系统的阶跃（或脉冲）响应。设二阶系
4、统为： 则系统的传递函数为： （1）仿真观察对时域响应的影响： 参数选择：自然频率wn=2，阻尼比ζ＝-1，0,0.2,1,2 （2）仿真观察对时域响应的影响： 参数选择：阻尼比ζ＝0.5，自然频率wn=0.1,0.3,0.6,1.0,1.6 2.分别选择3个取值的附加零点、极点，仿真二阶系统的阶跃（或脉冲）响应。 （1）附加极点，设系统传递函数为 参数选择：自然频率wn=2，阻尼比ζ=0.5，附加极点：P=-10，-2，-0.25 （2）附加零点，设系统传递函数为 参数选
5、择：自然频率wn=2，阻尼比ζ=0.5，附加零点：Z=-10，-2，-0.25 四、实验结果（含仿真曲线、数据记录表格、实验结果数据表格及实验分析与结论等） 1、分别选择不少于四个和（代表四种阻尼状态）取值，仿真二阶系统的阶跃（或脉冲）响应。 (1)仿真观察对时域响应的影响： 仿真程序： wn=2;zeta=[-0.1,0,0.2,0.7,1,2]; t=0:0.1:9; holdon fori=1:length(zeta) sys=tf(wn^2,[1,2*zeta(i)*wn,wn^2]);
6、 step(sys,t) end holdoff gridon gtext('ζ=-0.1');gtext('ζ=0');gtext('ζ=0.2');gtext('ζ=0.7');gtext('ζ=1.0');gtext('ζ=2.0') 仿真曲线： 实验数据记录: 超调量（%） 调节时间 峰值时间 上升时间 -0.1 无 无 无 无 0 不存在 不存在 不存在 不存在 0.2 52.7 8.59 1.6 0.606 0.7 4.6 2.99 2.2
7、 1.07 1.0 无 2.92 无 1.68 2.0 无 7.44 无 4.12 实验分析与结论： 当>1时，系统阶跃响应是非振荡的，没有超调量，故此系统不存在稳态误差； 当0<<1时，系统阶跃响应为衰减振荡，随着的增大，超调量越小，调节时间就越短，峰值时间越大，上升时间越大； 当=0时，系统阶跃响应为等幅振荡； 当<0时，系统的阶跃响应为振荡发散。 （1）仿真观察对时域响应的影响： 仿真程序： wn=[0.1,0.3,0.6,1.0,1.6];zeta=
8、0.5;t=0:0.1:13; holdon fori=1:length(wn) sys=tf(wn(i)^2,[1,2*zeta*wn(i),wn(i)^2]); step(sys,t) end holdoff gridon gtext('wn=0.1');gtext('wn=0.3');gtext('wn=0.6');gtext('wn=1.0');gtext('wn=
