自动控制原理实验答案

1、自动控制原理实验答案【篇一：自动控制原理matlab仿真实验报告】一、实验目的学习利用matlab进行控制系统时域分析，包括典型响应、判断系 统稳定性和分析系统的动态特性；二、预习要点1、系统的典型响应有哪些？ L如何判断系统稳定性？&系统的动态性能指标有哪些？三、实验方法(一)四种典型 响应1、阶跃响应：阶跃响应常用格式：1、step(sys);其中sys可以为连续系统，也可为离散系统。2 step(sys,tn);表示时间范围0tn 、step(sys,t；表示时间范 围向量t指定。4、y?step(sys,t);可详细了解某段时间的输入、输出情况。么 脉冲响应：脉冲函数在数学上的精确定义

2、：?f(x)dx?1 f(x)?0,t?0其拉氏变换为：f(s)?1y(s)?g(s)f(s)?g(s)所以脉冲响应即为传函的反拉氏变换。脉冲响应函数常用格式: 脉冲响应函数常用格式: impulse(sys);impulse(sys,tn);impulse(sys,t); y?impulse(sys,t)(二)分析系统稳定性有以下三种方法:1、利用pzmap绘制连续系统的零极点图；么利用tf2zp求出系 统零极点；&利用roots求分母多项式的根来确定系统的极点(三)系统的 动态特性分析matlab提供了求取连续系统的单位阶跃响应函数step、单位脉冲 响应函数impulse、零输入响应函数

3、initial及任意输入下的仿真 函数lsim.四、实验内容一)稳定性系统传函为g?s?3s?2s?5s?4s?6s?3s?4s?2s?7s?2 s?2s?2s?7s?3s?5s?24322432，试判断其稳定性用 matlab 求出 g(s)?%matlab计算程序 的极点。num=3 2 5 4 6;den=1 3 4 2 72;g=tf(num,den);pzmap(g);p=roots(den) 运行结果：P =-1.7680 + 1.2673i-1.7680 - 1.2673i 0.4176 + 1.1130i 0.4176 - 1.1130i-0.2991pole-zero map

4、 1.510.5imaginary axis-0.5-1-1.5-2-1.5-1 real axis -0.500.5 图1-1零极点分布图 由计算结果可知，该系统的2个极点具有正实部，故系统不稳定。%求取极点num=1 2 2;den=1 7 3 5 2;p=roots(den) 运行结果：p =-6.6553 0.0327 + 0.8555i 0.0327 - 0.8555i-0.41002 故 g(s)?s?2s?2s4?7s3?3s2的极点 s1=-6.6553 , s2=0.0327 + 0.8555i , ?5s?2s3= 0.0327 - 0.8555i , s4=-0.41阶跃

5、响应1.二阶系统g?s?10s2?2s?101）键入程序，观察并记录单位阶跃响应曲线2）计算系统的闭环根、阻尼比、无阻尼振荡频率，并记录3）记录实际测取的峰值大小、峰值时间及过渡过程时间，并填表: 由图1-3及其相关理论知识可填下表：tp?/?d?/3=10472?4.5?2%t?ns?3.5?5%?n)修改参数，分别实现?1和?2的响应曲线，并记录5)修改参数，分别写出程序实现wn1?1w0 和wn2?2w0 的响应曲 线，并记录2%单位阶跃响应曲线num=10;den=1 2 10;step(num,den); title(step response of g(s)=10/(s2+2s+1

6、0);(0?0.9)step response of g(s)=10/(s2+2s+10)1.41.21amplitude0.80.60.40.20123time (sec)456单位阶跃响应曲线图1-2二阶系统g?s?10s?2s?102%计算系统的闭环根、阻尼比、无阻尼振荡频率num=10;den=1 2 10;g=tf(num,den); wn,z,p=damp(g) 运行结果：wn =3.1623 3.1623z =0.3162 0.3162p =-1.0000 + 3.0000i-1.0000 - 3.0000i率?n?3.16230123time (sec)456图 1-3g?s?

7、10s?2s?102单位阶跃响应曲线(附峰值等参数)第4)题：%kosi=1 阶跃响应曲线 wn=sqrt(10);kosi=1;g=tf(wn*wn,1 2*kosi*wn wn*wn); step(g);title(step response of kosi=1);【篇二：自动控制原理实验报告】ass=txt1、比例环节可知比例环节的传递函数为一个常数：当kp分别为0.5, 1，2时，输入幅值为1.84的正向阶跃信号，理 论上依次输出幅值为0.92, 1.84, 3.68的反向阶跃信号。实验中， 输出信号依次为幅值为094, 1.88, 3.70的反向阶跃信号，相对误 差分别为1.8%,2

8、.2%,0.2%.在误差允许范围内可认为实际输出满足理 论值。么积分环节积分环节传递函数为：U0Z11?f?uiziricstsuor?fuiri与实验测得波形比较可知，实际与理论值较为吻合，理论上t=0.033 时的波形斜率近似为t=0.1时的三倍，实际上为8/2.6=3.08在误差 允许范围内可认为满足理论条件。&惯性环节惯性环节传递函数为：c(s)k?r(s)ts?1k=rf /r1,t=rfc,保持k=rf/r1=1不变，观测t= 0.1秒，0.01秒(既r1=100k,c=1?f, 0.1?f)时的输出波形。利用matlab仿真得到理论波形如下：t=0.1时ts(5%)理论值为300

9、ms,实际测得ts=400ms相对误差为: (400-300)/300=33.3%,读数误差较大。k理论值为1，实验值2.12/2.28相对误差为(2.28-2.12) /2.28=7%与理论值较为接近。t=001时ts (5% )理论值为30ms,实际测得ts=40ms相对误差为：(40-30)/30=33.3%由于ts较小，所以读数时误差较大。k理论值为1,实验值2.12/2.28，相对误差为(2.28-2.12) /2.28=7%与理论值较为接近ts保持t=rfc= 0.1s不变，分别观测k=1, 2时的输出波形。k=1时波形即为(1)中t01时波形k=2时，利用matlab仿真得到如下

10、结果：(5% )理论值为300ms,实际测得 ts=400ms 相对误差为：(400-300 ) /300=33.3%读数误差较大k理论值为2,实验值4.30/2.28相对误差为(2-4.30/2.2) /2=5.7%与理论值较为接近。么二阶振荡环节令 r3=r1,c2=c1c(s)?r(s)1tsts?1k22t=r1c1,k=r2/r1?n=1/t=1/r1c1/2.89=7.2%较为接近。值相对误差为(0.59-0.525)/0.525=12.4较为接近。超调量mp理论值为0,实验值为(2.28-2)/2.28=12.3%理论值吻合。过渡过程时间理论值，由matlab仿真得ts=0.48

11、s，实验值为0.40, 与仿真得到的理论值相对误差为(0.48-0.40)/0.48=20%较为接近。(0.0525-0.05)/0.0525=4.8较为接近。超调量mp理论值为0,实验值为(2.28-2)/2.28=12.3%理论值吻4 合。过渡过程时间理论值，由matlab仿真得ts=0.048s，实验值为0.04, 与仿真得到的理论值相对误差为(0.048-0.04)/0.048=16.7%为接近。六、思考题&对于图1 -5所示系统，若将其反馈极性改为正反馈；或将其反馈 回路断开，这时的阶跃响应应有什么特点？试从理论上进行分析(也可在实验中进行观察)变成正反馈或将其反馈回路断开，理论上阶

12、跃响应的大小不断增加， 实际中受制于运放的最大输出电压的影响，阶跃响应快速上升，最 后达到一个很大的幅值。么根据所学习的电模拟方法，画出开环传 递函数为g(s)?k(t1s?1)(t2s?2? t2s?1)22的单位反馈系统的模拟线路图，并注明线路图中各元件参数(用r、 c等字符表示)和传递函数中参数的关系。易知将一个一阶惯性环节与图1-5所示电路串联起来后，再加一个 单位反相比例环节即可实现，电路图如下【篇三：自动控制原理实验报告】课程编号:实验时间：me3121023 2011.12.7一、实验目的和要求:通过自动控制原理实验牢固地掌握自动控制原理课的基本分析 方法和实验测试手段。能应用运

13、算放大器建立各种控制系统的数学 模型，掌握系统校正的常用方法，掌握系统性能指标同系统结构和 参数之间的基本关系。通过大量实验，提高动手、动脑、理论结合实际的能力，提高从事数据采集与调试的能力，为构建系统打下坚 实的基础。二、实验仪器、设备（软、硬件）及仪器使用说明自动控制实验系统一套计算机（已安装虚拟测量软件labact 台椎体连接线18根实验一线性典型环节实验（一）、实验目的：1、了解相似性原理的基本概念。么 掌握用运算放大器构成各种常用的典型环节的方法。&掌握各类典型环节的输入和输出时域关系及相应传递函数的表 达形式，熟悉各典型环节的参数（k、t）。么学会时域法测量典型环节参数的方法。（二

14、）、实验内容：1、用运算放大器构成比例环节、惯性环节、积分环节、比例积分环 节、比例微分环节和比例积分微分环节。么在阶跃输入信号作用下，记录各环节的输出波形，写出输入输出 之间的时域数学关系。&在运算放大器上实现各环节的参数变化。（三）、实验要求：1、仔细阅读自动控制实验装置布局图和计算机虚拟测量软件的使 用说明书。么 做好预习，根据实验内容中的原理图及相应参数，写出其传递 函数的表达式，并计算各典型环节的时域输出响应和相应参数（k、 t）o&分别画出各典型环节的理论波形。3输入阶跃信号，测量各典型环节的输入和输出波形及相关参数。（四）、实验原理：实验原理及实验设计：1.比例环节：ui-u。的时域响应理论波形：传递函数：g（s）=k比例系数：k?r=10/3 r1实测波形：r1=30k,r=100kr1=100k,r=200k2惯性环节：ui-u晒时域响应理