一二阶系统全参数地测量与确定

实用标准文案广西大学实验报告纸姓名：刘志浩指导老师：林老师成绩：学院：电气工程学院专业：自动化班级：132实验内容：一、二阶系统参数的测量与确定2015年4月23日其他组员:鲁巍和刘志浩设计了MATLAB仿真并一起调试了动手实验夏超设计了电路图并在 multism 中做了仿真刘志浩通过和鲁巍，夏超讨论对实验结果进行了分析，撰写了实验报告。【实验时间】2015年4月23日【实验地点】广西大学综合楼 808【实验目的】学会一、二阶系统参数的测定方法。【实验设备与软件】labACT实验平台与虚拟示波器【实验原理】给定了模型或者系统，求其时域响应，一般称为一个正问题。而有了系统的时域响应（有时候是一条连续的曲线，有时候则是一个信号序列）之后，反过来推算（估算）系统的模型，则是一个反问题。在工程实践中，更多遇到的是反问题。也就是说，对于待控制的对象的模型（也就是其特性）一般来说是不知道的。即待控制的对象是一个灰箱甚至黑箱。但我们可以通过实验（人为地加一些输入信号）或者根据系统实际运行记录，获取系统的时域响应，然后再来估算系统的模型。系统模型的估算又分为两类。一种情况是，已经知道了系统模型的结构，比如说，是一个一阶系统或者二阶系统，但对其内在的参数还不知道。这种问题称为参数估算（或者估计）。另外一种情况更为复杂，就连系统的结构都不知道，需要根据系统时域响应先去估算系统的结构，然后再去估算系统的参数。这种问题称为系统辨识。本次试验针对一阶和二阶线性系统依时域响应对参数进行估计。1、对一阶系统采用小车运动系统（如图 1）为对象忽略车轮的转动惯量，可假设小车收到的摩擦阻力大小与运动速度成正比，方向与汽车运动方向相反，系统可以简化成简单的质量阻尼系统。小车运动模型根据牛顿运动定律，该系统的模型可以表示为精彩文档实用标准文案mv bv uy v其中，m为小车的质量， u为系统的驱动力， b为阻力系数。假设系统的初始条件为零，则动态系统的 Laplace 变换为msV(s)+bV(s)=U(s)整理得小车运动系统的传递函数为G(s)

Y(s)=V(s)Y(s) 1U(s) ms b2、二阶系统以双容水箱系统（如图 3）为对象根据流体力学与管道基本结构，可以将双容水箱的模型简化为一个二阶系统W(s)

K(T1s 1)(T2s 1) K双容水箱系统【实验内容、方法、过程与分析】某小车运动系统模拟电路图如图精彩文档实用标准文案Multisim 仿真实验结论如下某双容水箱系统的模拟电路如图精彩文档实用标准文案Multisim 仿真实验结论如下labACT 实验台仿真结论如下图精彩文档实用标准文案精彩文档实用标准文案由图可得以下数据：输入值Ui(v) 最终平稳值(v) 达到平稳时间(s)4.30 4.26 1.460由上表可得K4.2600.991；T1.4600.487。G(s)4.303m=0.487/0.991=0.491;b=1/0.991=1.009，所以m0.491b1.009

0.991 ,对应系数相等得0.487s1精彩文档实用标准文案最大超调量σ%平稳值(v)达到平稳时间ts(s)0.391.880.49增益D=(1.88-0)/2=0.94，超调量σ%=39%，由ln(0.39)=-πξ/12解得ξ=0.29。由ts=ln(0.0512)/ξn=0.49,解得n=21.39.所以G(s)s20.9421.39221.39220.2921.39s由K/T1T20.9421.392(T1T2)/T1T220.2921.39(1K)/T1T221.392K15.87解得T10.104T20.348【实验结论与总结】本次实验学会了一阶、二阶系统参数的测定方法，实验数据与仿真数据在误差允