实验二二阶系统动态特性及稳定性解析总结计划

实验二二阶系统动向特点及坚固性剖析总结计划实验二二阶系统动向特点及坚固性剖析总结计划25/25实验二二阶系统动向特点及坚固性剖析总结计划,.自动控制原理实验报告实验名称：二阶系统的动向特点与坚固性剖析班级：姓名：学号：,.实验二二阶系统的动向特点与坚固性剖析一、实验目的1、掌握二阶系统的电路模拟方法及其动向性能指标的测试技术过阻尼、临界阻尼、欠阻尼状态2、剖析二阶系统特点参量（n，）对系统动向性能的影响；3、剖析系统参数变化对系统坚固性的影响，加深理解“线性系统坚固性至于其构造和参数相关，与外作用没关”的性质；4、认识掌握典型三阶系统的坚固状态、临界坚固、不坚固状态；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、实验内容1、组成各二阶控制系统模拟电路，计算传达函数，明确各参数物理意义。2、用Matlab和simulink仿真，剖析其阶跃响应动向性能，得出性能指标。3、搭建典型二阶系统，观察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以及调理时间ts，研究其参数变化对典型二阶系统动向性能和坚固性的影响；4、搭建典型三阶系统，观察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以及调理时间ts，研究其参数变化对典型三阶系统动向性能和坚固性的影响；5、将软件仿真结果与模拟电路观察的结果做比较。三、实验步骤,.1、二阶系统的模拟电路实现原理将二阶系统：2G(s)2n2可分解为一个比率环节，一个惯性环节和一个积分环节2nssnG(s)U0(s)R1(R3R6Ui(s)R3R2R4R5C1C2RR3CC1RR2RC224516

R2R3R6RRRCsRRRCC2)1245245122nss2s22ns2n2、研究特点参量对二阶系统性能的影响将二阶系统固有频次n12.5保持不变，测试阻尼系数不一样样时系统的特点，搭建模拟电路，改变电阻R6可改变的值当R6=50K时，二阶系统阻尼系数当R6=100K时，二阶系统阻尼系数当R6=200K时，二阶系统阻尼系数（1）用Matlab软件仿真切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：clear,.12.5^2]),step(g)Transferfunction:StepResponseSystem:gSystem:gAmplitude:11System:gedtSystem:gpmA00Time(sec)超调量：%=2%；峰值时间：调理时间：当时,.12.5^2]),step(g)Transferfunction:StepResponseSystem:1.2gSystem:gSystem:gAmplitude:11eduSystem:gpmA010Time(sec)超调量：%=25%；峰值时间：调理时间：当时12.5^2]),step(g)Transferfunction:System:gAmSystem:gAm1edumSystem:gATimAm00超调量：%=52%；峰值时间：调理时间：

,.StepResponseSystem:gAm12Time(sec)（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，观察不一样样特点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及调理时间ts3、研究特点参量n对二阶系统性能的影响将二阶系统特点参量保持不变，测试固有频次n不一样样时系统的特点，搭建模拟电,.路，理论计算结果以下：当R5=256K、R6=200K时，则该二阶系统固有频次n当R5=64K、R6=100K时，则该二阶系统固有频次n当R5=16K、R6=50K时，则该二阶系统固有频次n=25（1）用Matlab软件仿真切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n6.25时6.25^2]),step(g)Transferfunction:StepResponseSystem1.2:gSystem:gTimSystem:gAmplitude:1Tim1AmeduSystem:gpmA0120Time(sec),.超调量：%=25%；峰值时间：调理时间：当n12.5时，12.5^2]),step(g)Transferfunction:StepResponseSystem1.2:gSystem:gSystem:gAmplitude:11edutSystem:gpmA001Time(sec)超调量：%=25%；峰值时间：调理时间：,.n2525^2]),step(g)Transferfunction:625s^2+20s+625StepResponseSystem:gSystem:gSystem:g1eduSystem:gpmA00Time(sec)超调量：%=25%；峰值时间：调理时间：,.（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，观察不一样样特点参量n下输出阶跃响应曲线，并记录超调量%、峰值时间tp及调理时间ts、研究典型三阶系统的响应曲线与坚固性R7=10K，开环增益K=50，三阶系统不坚固R7=125/3K，开环增益K=12，三阶系统临界坚固R7=100K，开环增益K=5，三阶系统坚固（1）用Matlab软件仿真切现三阶系统阶跃响应，考证其坚固性R7=10K，开环增益K=50g=tf(50,[0.050.6150])step(g)Transferfunction:500.05s^3+0.6s^2+s+50,.x106StepResponse32ed1utilpmA0-1012345678910Time(sec)R7=125/3K，开环增益K=12g=tf(12,[0.050.6112]),step(g)Transferfunction:120.05s^3+0.6s^2+s+12,.StepResponse2System:gSystem:geAmplitude:1du1pmASystem:g05101520250Time(sec)R7=100K，开环增益K=5g=tf(5,[0.050.615]),step(g)Transferfunction:50.05s^3+0.6s^2+s+5阶跃响应曲线：,.edutilpmA

StepResponseSystem:gSystem:gSystem:gAmplitude:11System:gTimAm0246810120Time(sec)创立simulink仿真模型，分别取阶跃输入函数、斜坡输入函数，考证三阶系统坚固性能阶跃信号输入下：R7=10K，开环增益K=50仿真系统框图：,.阶跃响应曲线：R7=125/3K，开环增益K=12系统仿真框图：,.阶跃响应曲线：R7=100K，开环增益K=5,.系统仿真框图：阶跃响应曲线：斜坡信号输入下：,.R7=10K，开环增益K=50系统仿真框图：响应曲线：,.R7=125/3K，开环增益K=12系统仿真框图：,.信号响应曲线：R7=100K，开环增益K=5系统仿真框图：,.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，观察不一样样参数,.下输出阶跃响应曲线，观察三界系统处于不坚固、临界坚固和坚固的三种状态时的波形并记录，求出稳准时出现的超调量%、峰值时间tp及调理时间ts四、实验结果1、讨论系统特点参量（n，）变化时对系统动向性能的影响（1）在n必定的条件下，跟着减小，超调量%增大；峰值时间tp减小，调理时间ts增添，震荡加强（2）在必定的条件下，跟着n增添，超调量%不变；峰值时间tp减小，调理时间ts减小、依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理时间ts二阶系统%tp特点参量实测阶跃响应曲线理实理实理实值论测论测论测值值值值值值,.=02%0971%1ss.8ss2524n==05408%%2ss.4ss5244=045%%3sss.2s二阶系统超调量%峰值时间tp调理时间ts特点参量实测阶跃响应曲线理实测理论实测理论理论值论值值值值值,.值=0.4

n25=30%%sssn25=%%ssssn25=%%ssss25依据三阶系统系统电路图中的参数利用软件计算下表的理论值，并与实测值比较参

,.三阶数系统值状态K

仿真阶跃响应曲线

超调峰值调理量时间时间%tpts不稳定状50态临界

x1032ed1tilpA0-102

6StepResponse12345678910Time(sec)StepResponseSystem:g坚固12状态

System:g100eAmplitude:1ut1pmA%sSystem:g05101520250Time(sec),.StepResponseSystem:gSystem:gSystem:gAmp