控制工程第二次实验.docx

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控制工程第二次实验

机械控制工程基础实验报告

学院工学、职业技术教育学院

班级机械113

姓名陈浩浩

学号11550307

一、实验目的和要求

1．熟练掌握step（）函数和impulse（）函数的使用方法，研究线性系统在单位阶跃、单位脉冲及单位斜坡函数作用下的响应。

2．通过响应曲线观测特征参量

和

对二阶系统性能的影响。

3．初步了解SIMULINK功能模块的使用方法。

4．通过观察典型环节在单位阶跃信号作用下的动态特性，加深对各典型环节响应曲线的理解。

5．定性了解各参数变化对典型环节动态特性的影响。

二、实验内容

1．观察函数step（）和impulse（）的调用格式，假设系统的传递函数模型为

可以用几种方法绘制出系统的阶跃响应曲线？

试分别绘制。

2．对典型二阶系统

1）分别绘出

，

分别取0,0.25,0.5,1.0和2.0时的单位阶跃响应曲线，分析参数

对系统的影响，并计算

=0.25时的时域性能指标

。

2）绘制出当

=0.25,

分别取1,2,4,6时单位阶跃响应曲线，分析参数

对系统的影响。

3．系统的特征方程式为

，试判别该系统的稳定性。

4．按下列各典型环节的传递函数，建立相应的SIMULINK仿真模型，观察并记录其单位阶跃响应波形。

①比例环节

和

；

②惯性环节

和

③积分环节

④微分环节

⑤比例+微分环节（PD）

和

⑥比例+积分环节（PI）

和

三.实验结果与分析

1.求以学号后两位为时间常数的一阶惯性环节的单位脉冲、单位阶跃、单位速度、单位加速度响应。

（1）单位阶跃：

clear,clc

Gs=tf（1,[71]）;

step（Gs）

grid

（2）单位脉冲：

clear,clc

Gs=tf（1,[71]）;

impulse（Gs）

grid

（3）单位速度：

Gs=tf（1,[710]）;

step（Gs）

grid

（4）单位加速度：

clear,clc

Gs=tf（1,[7100]）;

step（Gs）

grid

2.对典型二阶系统

1）分别绘出

，

分别取0.1,0.2,0.9,1.0和2.0时的单位阶跃响应和单位脉冲响应曲线；

2）绘制出当

=0.7,

分别取2,4,6,8,10,12rad/s时的单位阶跃和单位脉冲响应曲线。

（1）单位阶跃曲线

wn=7;

zeta=[0.1,0.2,0.9,1.0,2.0];

figure

（1）;

holdon

forI=zeta

num=wn.^2;

den=[1,2*I*wn,wn.^2];

step（num,den）;

end

title（'单位阶跃曲线'）;

wn=7;

zeta=[0.1,0.2,0.9,1.0,2.0];

figure

（1）;

holdon

forI=zeta

num=wn.^2;

den=[1,2*I*wn,wn.^2];

impulse（num,den）;

end

title（'单位脉冲响应曲线'）;

（2）

单位脉冲响应曲线

w=[2:

2:

12];;

zeta=0.7;

figure

（1）;

holdon

forwn=w

num=wn.^2;

den=[1,2*I*wn,wn.^2];

step（num,den）;

end

title（'单位脉冲响应曲线'）;

w=[2:

2:

12];

zeta=0.7;

figure

（1）;

holdon

forwn=w

num=wn.^2;

den=[1,2*I*wn,wn.^2];

impulse（num,den）;

end

title（'单位脉冲响应曲线'）;

3.画出以学号后两位为固有频率和以（班级号*1/10、班级号*1/5）为阻尼比，以及以（班级号*1/20）为阻尼比与以（学号后两位、2*学号后两位）为固有频率的振荡环节的SIMULINK仿真模型，并记录单位阶跃响应波形，并分析参数对响应曲线的影响。

Wn=7

ζ=0.30.60.15

f=714