控制系统的阶跃响应.doc

控制系统的阶跃响应 一、实验目的： 1、观察学习控制系统的单位阶跃响应； 2、纪录单位阶跃响应曲线； 3、掌握时间响应分析的一般方法。 二、实验内容： 1、二阶系统为： （a）键入程序，观察、记录阶跃响应曲线。 （b）键入 damp(den) 计算系统的闭环根、阻尼比、无阻尼振荡频率，并作记录。实验结果： 键入y,x,t=step(num,den); 返回变量输出y与时间t（变量x为状态变量矩阵） y,t 显示输出向量y与时间向量t（t为自动向量）ans = 0 0 0.0147 0.0552 0.0562 0.1104 . . . . . . 0.9027 2.3190 0.9147 2.3742 0.9280 2.4294 0.9419 2.4847 测得过渡时间ts=2.4847(5%) 0.9561 2.5399 0.9701 2.5951 0.9834 2.6503 . . . . . . 1.0251 3.4785 1.0202 3.5337 1.0152 3.5889 测得过渡时间ts=3.5889(2%) 1.0103 3.6442 1.0057 3.6994 1.0013 3.7546 . . . . . . 1.0001 5.8527 0.9996 5.90800.9992 5.9632记录实际测取的峰值大小 、峰值时间 、过渡时间 ，并与理论计算值相比较。理论计算： 实际值理论值峰值 1.35 1.35峰值时间 1.03 1.03过渡时间5% 2.4847 3.0042% 3.5889 4.005结论：理论值与实际值比较接近 2、修改参数，分别实现、 的响应曲线，并作记录； 结果如下：蓝色为n0曲线；绿色为n1曲线；红色为n2曲线修改参数，分别实现、 的响应曲线，并作记录；蓝色为n0曲线，绿色为n1曲线，红色为n2曲线 3、试作出以下系统的阶跃响应，并比较与原系统响应曲线的差别与特点，作出相应的实验分析结果； （a） 有系统零点情况：s=-5； （b） 分子、分母多项式阶数相等：n=m=2； （c） 分子多项式零次项系数为零； （d） 原响应的微分，微分比例为1/10；实验程序：num=10;den=1 2 10;step(num,den);hold onnum=2 10;den=1 2 10;step(num,den);hold onnum=1 0.5 10;den=1 2 10;step(num,den);hold onnum=1 0.5 0;den=1 2 10;step(num,den);hold onnum=1 0;den=1 2 10;step(num,den);hold on运行结果：4、 实验报告要求： （1）分析系统的阻尼比和无阻尼振荡频率对系统阶跃响应的影响； 1时，过阻尼系统的阶跃响应时间ts最长，进入稳态很慢，不会出现超调量，且越大，曲线上升的越缓慢。 01，欠阻尼系统上升时间比较快，调节时间也比较短，会出现超调量。 n对超调量没有影响，但是n越大，tp、tr、ts越短。 （2）分析响应曲线的零初值、非零初值与系统模型的关系； 系统函数分子多项式阶数大于等于2时，初值为1；阶数为1或0时，初值为0 （3）分析响应曲线的稳态值与系统模型的关系； 系统函数分子多项式中如果没有常数项，则稳态值为0；否则为分子多项式与分母多项式常数之比。 （4）分析系统零点对阶跃响应的影响； 当系统存在不稳定零点（即右半平面零点）时，系统的阶跃响应可