典型环节的单位阶跃响应

./实验二典型环节的单位阶跃响应一、实验目的1、根据对象的单位阶跃响应特性,掌握和深刻理解几种典型环节的特性以与它们特性参数的含义。2、研究对象传递函数的零极点对系统动态特性的影响。3、学习Matlab的基本用法――求取阶跃响应、脉冲响应<step,impulse>――基本做图方法<hold,plot>二、实验内容1、比例环节求取在不同比例系数K下的单位阶跃响应,说明比例系数对系统动态过程的影响。由上图可以看出：因为G〔s〕=K,所以被控对象是一个单纯的比例系统。随着K的增加,系统的终值是输入信号的K倍。2、一阶惯性环节求取的单位阶跃响应,其中放大倍数K=２,时间常数T=２。的单位阶跃响应如下图：求取的单位脉冲响应,可否用step命令求取它的脉冲响应？的单位脉冲响应如下图：把传递函数乘以s再求其单位阶跃响应,就可获得乘s前的传递函数的脉冲响应。如下图：围绕给定数值,K和T分别取大、中、小三种数值,求取此时对象的单位阶跃响应,说明这两个对象参数对系统过渡过程的动态特性与稳态特性的影响。T=4,K取不同值时一阶系统单位阶跃响应的过渡过程参数改变情况T=4終态值峰值时间调节时间<±5%>上升时间稳态误差e〔∞〕K=22\12s∞0K=66\12s∞0K=1010\12s∞0K=4,T取不同值时一阶系统单位阶跃响应的过渡过程参数改变情况K=4超调量峰值时间调节时间〔±5%〕上升时间稳态误差e〔∞〕T=2\\10.3∞0T=6\\33.2∞0T=10\\57.8∞0由以上两表可以总结出：随着K的增大终值增大为原来的K倍,而调节时间不变。随着T的增大调节时间也随之增大,但是终值不变。两种情况下系统的稳态误差均为0,不存在超调量,上升时间均趋近于正无穷。由此可以总结出,K直接影响系统的终值,T与系统的调节时间紧密相关,且均为正相关。通过分析其中一个单位阶跃响应,反算出该对象的放大倍数和时间常数。说明这样做的理由,理解对象的放大倍数和时间常数的物理意义。根据K与终值的正比例关系,找出图形中的终值就可以知道K的值,之后因为点〔T,0.632K〕在图上,故作出图形找出纵坐标为0.632K的点,该点所对应的横坐标就是所求的T值可以很明显的知道,K表示系统的增益,而T表示系统的时滞。3、振荡环节〔二阶系统〕根据传递函数的单位阶跃响应。〔1〕=1,分别取０、0.4、1.0、2；〔2〕=0.5,分别取0.2、0.6、1、1.4；说明这两个特征参数对过渡过程的影响。＝1超调量衰减比峰值时间过渡时间Δ=2%上升时间余差=0100%13.1s+∞1.57s0=0.425%12.53.36s7.952.16s0=0.82%+∞5.15s4.1s4.13s0=1.20\\6.45s\0=1.60\\8.7s\0＝0.5超调量衰减比峰值时间过渡时间Δ=2%上升时间余差=0.216%+∞17.440.812.10=0.616%+∞5.8711.84.240=1.016%+∞3.567.22.430=1.416%+∞2.585.751.730由以上两图和两表中所列数据进行分析可得:影响二阶系统过渡过程中的峰值时间,过渡时间,上升时间〔在不变的情况下,峰值时间随增大而减小,过渡时间随的增大而减小,上升时间随的增大而减小。〕影响几乎全部过渡过程指标,其中超调量,衰减比仅与有关〔超调量随着的增大而减小,衰减比随着的增大而增大；在不变的情况下,峰值时间随增大而增大,过渡时间随的增大而减小,上升时间随的增大而减小。〕,对系统的稳态误差均没有影响,且均为0.4、滞后环节对的系统,求取它的单位阶跃响应。输入Matlab文本见图1〔%后为注释,可不输入〕,修改滞后时间〔transportationlag〕Tao,说明系统纯滞后环节的含义。纯滞后环节：环节的的输出是经过一个延迟时间τ后,完全复现输入信号。三、选作内容1、积分环节求取在不同积分时间常数T下的单位阶跃响应,分析积分时间常数的作用。由图可看出：积分环节强度随着T的