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自动控制原理实验报告姓名：毕长燕班号：02020902学号：20093005791、二阶系统时域分析（1）数学模型假设第一级运算放大器输出电压为V1，第二级运算放大器输出电压为V2，第三级运算放大器输出电压为V3。由模电相关由以上方程组可得系统传递函数为G(s)=代入数值C1=2u，C2=1u，并且令n=1R，则系统闭环传递函数为Φ(s)=109ns2+104s+（2）实验结果1)当R=0即ζ=0时，系统处于无阻尼状态，其单位阶跃响应为一个等幅振荡；2)当R=2.5kΩ即ζ=1时，系统处于临界阻尼状态，其单位阶跃响应是稳态值为1的无超调单调上升过程；3)当0<R<2.5kΩ即0<ζ<1时，系统处于欠阻尼状态，其单位阶跃响应是欠阻尼的；4)当R>2.5KΩ即ζ>1时，系统处于过阻尼状态，其单位阶跃响应是欠阻尼的。实验室器件仿真结果如下图所示：（3）计算机仿真qucs仿真结果图如下：系统处于欠阻尼状态。（4）理论、仿真、实验结果的对比分析经过验证，在实验误差允许的范围内，计算机仿真出来的结果与理论计算所得出的结论基本吻合。2.控制系统计算机辅助分析与设计题目：课本习题5-28题目5-28：美国卡耐尔基-梅隆大学机器人研究所开发研制了一套用于星际探索的系统，其目标机器人是一个六足步行机器人。该机器人单足控制系统结构图如下图5-28所示。要求：绘制K=20时，闭环系统的对数频率特性；分别确定K=20和K=40时，闭环系统的谐振峰值Mr、谐振频率ωr和带宽频率图5-28步行机器人结构图其中，Gc(s)=k(s+1)(s+5)，G（1）手工求解解：本题展示在频域中进行空间机器人控制系统参数的设计过程。确定不同增益取值时的系统的频域特征参数，为进一步设计控制系统参数提供必备的技术数据。1)K=20时的闭环系统Bode图。开环传递函数Gc(s)G闭环传递函数Φ(s)=20(s+1)s应用MATLAB软件包，可得闭环系统对数频率特性如图1所示。图1单足机器人控制系统闭环Bode图（K=20.MATLAB）2)确定谐振峰值Mr、谐振频率ωr和带宽频率。令K=20，由图1可得：谐振峰值Mr=0；谐振频率ωr不存在；在20lg|令K=40，因为20lg40-20lg20=6dB故可将图1中20lg|Φ(jω)|(dB)向上平移6dB,可得MMωω（2）计算机辅助设计、仿真、验证MATLAB验证：K=40时的闭环系统对数频率特性如图2所示。图2单足机器人控制系统闭环Bode图（K=40.MATLAB）由图2测得MMωω由上可知，在一定误差范围内，计算机辅助求解所得结果与手工求解结果基本一致。MATLAB程序如下：K=[20,40];Gc=tf([1],conv([1,0],[1,2,10]));fori=1:2G1=tf(K(i)*[1,1],[1,5]);

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