实验一 典型环节的动态特性仿真分析

实验一典型环节的动态特性仿真分析第一页，共十五页，2022年，8月28日一、实验目的和要求

（1）熟悉MATLAB软件的SIMULINK工具箱。（2）通过观察典型环节在单位阶跃信号作用下的响应曲线，熟悉它们的动态特性。（3）了解各典型环节中参数变化对其动态特性的影响。第二页，共十五页，2022年，8月28日二、实验主要仪器和设备装有Matlab软件的计算机第三页，共十五页，2022年，8月28日三、实验内容分别改变以下几个典型环节的相关参数，观察它们的单位阶跃响应曲线变化情况（曲线条数≥2），并得出规律。比例环节（K）积分环节（）一阶惯性环节（）实际微分环节（）纯迟延环节（）典型二阶环节（）第四页，共十五页，2022年，8月28日四、实验方法和步骤1．双击桌面上的MATLAB图标，启动MATLAB，进入开发环境，点击工具栏的Simulink图标弹出图形库浏览器画面。从该画面“File”下拉式菜单中选择“New|Model”，或点击图标,得到图形仿真操作画面。第五页，共十五页，2022年，8月28日2．根据实验需要设计仿真系统框图，并确定仿真所用的参数。提取所需仿真模块，组成仿真系统：从图形库浏览器画面中用鼠标点击打开所需子图形库，用鼠标选中所需功能模块，将其拖曳到图形仿真操作画面的空白位置，重复上述拖曳过程，直到将所需的全部功能模块拖曳到仿真操作画面中。用鼠标点击并移动所需功能模块到合适的位置，将鼠标移到有关功能模块的输出端，选中该输出端并移动鼠标到另—个功能模块的输入端，移动时出现虚线．到达所需输入端时，释放鼠标左键，相应的连接线出现，表示该连接已完成。重复上述连接过程，直到完成全部连接，组成仿真系统。第六页，共十五页，2022年，8月28日3．功能模块参数设置：不同功能模块的参数是不相同的，用鼠标双击该功能模块会自动弹出相应的参数设置对话框。根据仿真实验的具体要求进行参数设置。4．在仿真操作前，应设置仿真操作的参数。包括仿真器参数和示波器参数的设置。(1)仿真器参数设置：点击图形仿真操作画面“Simulation”下拉式菜单“SimulationParameters…”选项，弹出仿真参数设置画面，在其中合理设置仿真时间等参数。第七页，共十五页，2022年，8月28日(2)示波器参数设置：当采用示波器显示仿真曲线时，需对示波器参数进行设置。点击已存在的示波器会弹出单踪示波器显示画面，点击画面的图标，会弹出示波器属性对话框，分2个页面。用于设置显示坐标窗口数、显示时间范围、标记和显示频率或采样时间等。时间范围应与仿真器终止时间一致，以便最大限度显示仿真操作数据。直接点击图标，可在响应曲线显示后自动调整纵坐标范围；从弹出的菜单选择“Savecurrentaxessettings”，或直接点击图标，可将当前坐标轴范围的设置数据存储。此外，还有打印和对X、Y或同时放大或恢复等操作。第八页，共十五页，2022年，8月28日5．仿真系统连接完成且仿真所用的参数均正确设置后，可进行仿真操作，点击图形仿真操作画面“Simulation”下拉式菜单“start”选项和“stop”选项可分别控制仿真过程的启动与停止。仿真过程结束后，点击示波器可显示出仿真曲线。第九页，共十五页，2022年，8月28日若需要同时显示三条响应曲线时的仿真框图可采用如下的形式，其中传递函数的形式根据不同环节进行设置。第十页，共十五页，2022年，8月28日五、实验数据记录（1）比例环节G(S)=

;

所选的几个不同参数值分别为K1=

；K2=

；K3=

；对应的单位阶跃响应曲线（在输出曲线上标明对应的有关参数值）：（2）积分环节G(S)=

;所选的几个不同参数值分别为Ti1=

；Ti2=

；Ti3=

；对应的单位阶跃响应曲线（在输出曲线上标明对应的有关参数值）：第十一页，共十五页，2022年，8月28日（3）一阶惯性环节G(S)=;令K不变（取K=

），改变Tc取值：Tc1=

；Tc2=

；Tc3=

；对应的单位阶跃响应曲线（在输出曲线上标明对应的有关参数值）：（4）实际微分环节G(S)=;令KD不变（取KD=

），改变TD取值：TD1=

；TD2=

；TD3=

；对应的单位阶跃响应曲线（在输出曲线上标明对应的有关参数值）：第十二页，共十五页，2022年，8月28日（5）纯迟延环节G(S)=;所选的几个不同参数值分别为τ1=

；τ2=

；τ3=

；对应的单位阶跃响应曲线：第十三页，共十五页，2022年，8月28日（6）典型二阶环节G(S)=;令K不变（取K=

），①令ωn=

，ξ取不同值：ξ1=0；ξ2=

,ξ3=,（0<ξ<1）；ξ4=1；ξ5=

（ξ≥1）；对应的单位阶跃响应曲线（在输出曲线上标明对应的有关参数值）：②令ξ=0，ωn取不同值：ωn1=

；ωn2=

；对应的单位阶跃响应曲线（在输出曲线上标明对应的有关参数值）：③令ξ=0.216，ωn取不同值：ωn1=

；ωn2=

；对应的单位阶跃响应曲线（在输出曲线上标明对应的有关参数值）：第十四页，共十五页，2022年，8月28日六