實驗二二階系統(tǒng)動態(tài)特性及穩(wěn)定性解析總結(jié)計劃

實驗二二階系統(tǒng)動向特點及堅固性剖析總結(jié)計劃實驗二二階系統(tǒng)動向特點及堅固性剖析總結(jié)計劃25/25實驗二二階系統(tǒng)動向特點及堅固性剖析總結(jié)計劃,.自動控制原理實驗報告實驗名稱：二階系統(tǒng)的動向特點與堅固性剖析班級：姓名：學(xué)號：,.實驗二二階系統(tǒng)的動向特點與堅固性剖析一、實驗?zāi)康?、掌握二階系統(tǒng)的電路模擬方法及其動向性能指標(biāo)的測試技術(shù)過阻尼、臨界阻尼、欠阻尼狀態(tài)2、剖析二階系統(tǒng)特點參量（n，）對系統(tǒng)動向性能的影響；3、剖析系統(tǒng)參數(shù)變化對系統(tǒng)堅固性的影響，加深理解“線性系統(tǒng)堅固性至于其構(gòu)造和參數(shù)相關(guān)，與外作用沒關(guān)”的性質(zhì)；4、認識掌握典型三階系統(tǒng)的堅固狀態(tài)、臨界堅固、不堅固狀態(tài)；5、學(xué)習(xí)二階控制系統(tǒng)及其階躍響應(yīng)的Matlab仿真和simulink實現(xiàn)方法。二、實驗內(nèi)容1、組成各二階控制系統(tǒng)模擬電路，計算傳達函數(shù)，明確各參數(shù)物理意義。2、用Matlab和simulink仿真，剖析其階躍響應(yīng)動向性能，得出性能指標(biāo)。3、搭建典型二階系統(tǒng)，觀察各個參數(shù)下的階躍響應(yīng)曲線，并記錄階躍響應(yīng)曲線的超調(diào)量、峰值時間tp以及調(diào)理時間ts，研究其參數(shù)變化對典型二階系統(tǒng)動向性能和堅固性的影響；4、搭建典型三階系統(tǒng)，觀察各個參數(shù)下的階躍響應(yīng)曲線，并記錄階躍響應(yīng)曲線的超調(diào)量、峰值時間tp以及調(diào)理時間ts，研究其參數(shù)變化對典型三階系統(tǒng)動向性能和堅固性的影響；5、將軟件仿真結(jié)果與模擬電路觀察的結(jié)果做比較。三、實驗步驟,.1、二階系統(tǒng)的模擬電路實現(xiàn)原理將二階系統(tǒng)：2G(s)2n2可分解為一個比率環(huán)節(jié)，一個慣性環(huán)節(jié)和一個積分環(huán)節(jié)2nssnG(s)U0(s)R1(R3R6Ui(s)R3R2R4R5C1C2RR3CC1RR2RC224516

R2R3R6RRRCsRRRCC2)1245245122nss2s22ns2n2、研究特點參量對二階系統(tǒng)性能的影響將二階系統(tǒng)固有頻次n12.5保持不變，測試阻尼系數(shù)不一樣樣時系統(tǒng)的特點，搭建模擬電路，改變電阻R6可改變的值當(dāng)R6=50K時，二階系統(tǒng)阻尼系數(shù)當(dāng)R6=100K時，二階系統(tǒng)阻尼系數(shù)當(dāng)R6=200K時，二階系統(tǒng)阻尼系數(shù)（1）用Matlab軟件仿真切現(xiàn)二階系統(tǒng)的階躍響應(yīng)，計算超調(diào)量%、峰值時間tp以及調(diào)節(jié)時間ts。當(dāng)n12.5，0.8時：clear,.12.5^2]),step(g)Transferfunction:StepResponseSystem:gSystem:gAmplitude:11System:gedtSystem:gpmA00Time(sec)超調(diào)量：%=2%；峰值時間：調(diào)理時間：當(dāng)時,.12.5^2]),step(g)Transferfunction:StepResponseSystem:1.2gSystem:gSystem:gAmplitude:11eduSystem:gpmA010Time(sec)超調(diào)量：%=25%；峰值時間：調(diào)理時間：當(dāng)時12.5^2]),step(g)Transferfunction:System:gAmSystem:gAm1edumSystem:gATimAm00超調(diào)量：%=52%；峰值時間：調(diào)理時間：

,.StepResponseSystem:gAm12Time(sec)（2）在自控原理實驗箱中搭建對應(yīng)的二階系統(tǒng)的模擬電路，輸入階躍信號，觀察不一樣樣特點參量下輸出階躍響應(yīng)曲線，并記錄出現(xiàn)超調(diào)量超調(diào)量：%=52%、峰值時間tp及調(diào)理時間ts3、研究特點參量n對二階系統(tǒng)性能的影響將二階系統(tǒng)特點參量保持不變，測試固有頻次n不一樣樣時系統(tǒng)的特點，搭建模擬電,.路，理論計算結(jié)果以下：當(dāng)R5=256K、R6=200K時，則該二階系統(tǒng)固有頻次n當(dāng)R5=64K、R6=100K時，則該二階系統(tǒng)固有頻次n當(dāng)R5=16K、R6=50K時，則該二階系統(tǒng)固有頻次n=25（1）用Matlab軟件仿真切現(xiàn)二階系統(tǒng)的階躍響應(yīng)，計算超調(diào)量%、峰值時間tp以及調(diào)節(jié)時間ts。當(dāng)n6.25時6.25^2]),step(g)Transferfunction:StepResponseSystem1.2:gSystem:gTimSystem:gAmplitude:1Tim1AmeduSystem:gpmA0120Time(sec),.超調(diào)量：%=25%；峰值時間：調(diào)理時間：當(dāng)n12.5時，12.5^2]),step(g)Transferfunction:StepResponseSystem1.2:gSystem:gSystem:gAmplitude:11edutSystem:gpmA001Time(sec)超調(diào)量：%=25%；峰值時間：調(diào)理時間：,.n2525^2]),step(g)Transferfunction:625s^2+20s+625StepResponseSystem:gSystem:gSystem:g1eduSystem:gpmA00Time(sec)超調(diào)量：%=25%；峰值時間：調(diào)理時間：,.（2）在自控原理實驗箱中搭建對應(yīng)的二階系統(tǒng)的模擬電路，輸入階躍信號，觀察不一樣樣特點參量n下輸出階躍響應(yīng)曲線，并記錄超調(diào)量%、峰值時間tp及調(diào)理時間ts、研究典型三階系統(tǒng)的響應(yīng)曲線與堅固性R7=10K，開環(huán)增益K=50，三階系統(tǒng)不堅固R7=125/3K，開環(huán)增益K=12，三階系統(tǒng)臨界堅固R7=100K，開環(huán)增益K=5，三階系統(tǒng)堅固（1）用Matlab軟件仿真切現(xiàn)三階系統(tǒng)階躍響應(yīng)，考證其堅固性R7=10K，開環(huán)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，開環(huán)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，開環(huán)增益K=5g=tf(5,[0.050.615]),step(g)Transferfunction:50.05s^3+0.6s^2+s+5階躍響應(yīng)曲線：,.edutilpmA

StepResponseSystem:gSystem:gSystem:gAmplitude:11System:gTimAm0246810120Time(sec)創(chuàng)立simulink仿真模型，分別取階躍輸入函數(shù)、斜坡輸入函數(shù)，考證三階系統(tǒng)堅固性能階躍信號輸入下：R7=10K，開環(huán)增益K=50仿真系統(tǒng)框圖：,.階躍響應(yīng)曲線：R7=125/3K，開環(huán)增益K=12系統(tǒng)仿真框圖：,.階躍響應(yīng)曲線：R7=100K，開環(huán)增益K=5,.系統(tǒng)仿真框圖：階躍響應(yīng)曲線：斜坡信號輸入下：,.R7=10K，開環(huán)增益K=50系統(tǒng)仿真框圖：響應(yīng)曲線：,.R7=125/3K，開環(huán)增益K=12系統(tǒng)仿真框圖：,.信號響應(yīng)曲線：R7=100K，開環(huán)增益K=5系統(tǒng)仿真框圖：,.信號響應(yīng)曲線：（3）在自控原理實驗箱中搭建對應(yīng)的三階系統(tǒng)的模擬電路，輸入階躍信號，觀察不一樣樣參數(shù),.下輸出階躍響應(yīng)曲線，觀察三界系統(tǒng)處于不堅固、臨界堅固和堅固的三種狀態(tài)時的波形并記錄，求出穩(wěn)準時出現(xiàn)的超調(diào)量%、峰值時間tp及調(diào)理時間ts四、實驗結(jié)果1、討論系統(tǒng)特點參量（n，）變化時對系統(tǒng)動向性能的影響（1）在n必定的條件下，跟著減小，超調(diào)量%增大；峰值時間tp減小，調(diào)理時間ts增添，震蕩加強（2）在必定的條件下，跟著n增添，超調(diào)量%不變；峰值時間tp減小，調(diào)理時間ts減小、依據(jù)二階系統(tǒng)電路圖中的參數(shù)利用軟件計算下表的理論值，并與實測值比較超調(diào)量峰值時間調(diào)理時間ts二階系統(tǒng)%tp特點參量實測階躍響應(yīng)曲線理實理實理實值論測論測論測值值值值值值,.=02%0971%1ss.8ss2524n==05408%%2ss.4ss5244=045%%3sss.2s二階系統(tǒng)超調(diào)量%峰值時間tp調(diào)理時間ts特點參量實測階躍響應(yīng)曲線理實測理論實測理論理論值論值值值值值,.值=0.4

n25=30%%sssn25=%%ssssn25=%%ssss25依據(jù)三階系統(tǒng)系統(tǒng)電路圖中的參數(shù)利用軟件計算下表的理論值，并與實測值比較參

,.三階數(shù)系統(tǒng)值狀態(tài)K

仿真階躍響應(yīng)曲線

超調(diào)峰值調(diào)理量時間時間%tpts不穩(wěn)定狀50態(tài)臨界

x1032ed1tilpA0-102

6StepResponse12345678910Time(sec)StepResponseSystem:g堅固12狀態(tài)

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