青海大学自定控制原理实验报告

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1、自动控制理论实验报告学院：青海大学水电学院班级：姓名：学号：36实验一 控制系统的稳定性分析 一、实验目的   1．观察系统的不稳定现象。2．研究系统开环增益和时间常数对稳定性的影响。二、实验仪器1．自动控制系统实验箱一台2．计算机一台三、实验内容   系统模拟电路图如图　　　　　　　　36                  系统模拟电路图其开环传递函数为:                          G（s）=10K/s(0.1s+1)(Ts+1)式中 K1=R3/R2，R2=100KW，R3=0～5

2、00K；T=RC，R=100KW，C=1mf或C=0.1mf两种情况。四、实验步骤1.连接被测量典型环节的模拟电路。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，将纯积分电容两端连在模拟开关上。检查无误后接通电源。2.启动计算机，在桌面双击图标[自动控制实验系统]运行软件。3.在实验项目的下拉列表中选择实验三[控制系统的稳定性分析]   5.取R3的值为50KW，100KW，200KW，此时相应的K=10，K1=5，10，20。观察不同R3值时显示区内的输出波形(

3、既U2的波形)，找到系统输出产生增幅振荡时相应的R3及K值。再把电阻R3由大至小变化，即R3=200kW，100kW，50kW，观察不同R3值时显示区内的输出波形,找出系统输出产生等幅振荡变化的R3及K值，并观察U2的输出波形。五、实验数据1模拟电路图362．画出系统增幅或减幅振荡的波形图。C=1uf时：R3=50KK=5：R3=100KK=1036R3=200KK=20：等幅振荡：R3=220k:36增幅振荡：R3=220k：R3=260k:36C=0.1uf时：R3=50k:36R3=100K:R3=20

4、0K:36实验二控制系统的时域分析一、实验目的学习利用MATLAB进行控制系统时域分析，包括典型响应、判断系统稳定性和分析系统的动态特性二、预习要点1、系统的典型响应有哪些？2、如何判断系统稳定性？3、系统的动态性能指标有哪些？三、实验方法（一）四种典型响应1、阶跃响应：阶跃响应常用格式：1、；其中可以为连续系统，也可为离散系统。362、；表示时间范围0---Tn。3、；表示时间范围向量T指定。4、；可详细了解某段时间的输入、输出情况。1、脉冲响应：脉冲函数在数学上的精确定义：其拉氏变换为：所以脉冲响应即为传

5、函的反拉氏变换。脉冲响应函数常用格式：①；②③（二）分析系统稳定性有以下三种方法：1、利用pzmap绘制连续的系统零极点图2、利用tf2zp求出系统零极点；3、利用roots求分母多项式的根来确定系统的极点（三）系统的动态特性分析Matlab提供了求取连续系统的单位阶跃响应函数step、单位脉冲响应函数impulse、零输入响应函数initial以及任意输入下的仿真函数lsim.四、实验内容(一)稳定性1．系统传函为，试判断其稳定性den=[134272];p=roots(den)输出结果是：p=-1.768

6、0+1.2673i-1.7680-1.2673i0.4176+1.1130i0.4176-1.1130i36-0.2991有实部为正根，所以系统不稳定。1．用Matlab求出的极点。den=[17352];p=roots(den)输出结果：p=-6.65530.0327+0.8555i0.0327-0.8555i-0.4100（二）阶跃响应1.二阶系统1）键入程序，观察并记录单位阶跃响应曲线Num=10;den=[1210];t=10;sys=tf(num,den);step(sys,t)2）计算系统的闭环根

7、、阻尼比、无阻尼振荡频率，并记录P1=-1.0000+3.0000i;P2=-1.0000-3.0000i;ξ=10/√10；w=√10363）记录实际测取的峰值大小、峰值时间及过渡过程时间，并填表：实际值理论值峰值Cmax1.35峰值时间tp1.03过渡时间ts4）修改参数，分别实现和的响应曲线，并记录5）修改参数，分别写出程序实现和的响应曲线，并记录2.作出以下系统的阶跃响应，并与原系统响应曲线进行比较，作出相应的实验分析结果（1），有系统零点的情况num=[210];den=[1210];t=10;sy

8、s=tf(num,den);step(sys,t)（2），分子、分母多项式阶数相等num=[10.510];den=[1210];t=10;sys=tf(num,den);step(sys,t)36（3），分子多项式零次项为零num=[10.50];den=[1210];t=10;sys=tf(num,den);step(sys,t)36（4），原响应的微分，微分系数为1/103.单位阶跃响应：36