二阶采样系统的瞬态响应和稳定性分析

1、广西大学实验报告论文姓名：刘志豪讲师：胡成就：学院：电气工程学院专业：自动化班级：132实验内容：二阶采样系统的瞬态响应和稳定性分析2015年6月29日其他组员卢伟和刘志豪一起设计了MATLAB仿真并调试了动手实验。夏超设计了电路图，并用multism进行了仿真。通过与卢伟和夏超的讨论，刘志豪分析了实验结果并写了实验报告。实验时间2015年6月29日实验场地广西大学综合大楼808实验目的1.掌握判断采样控制系统稳定性的充要条件。2.了解采样周期T对系统稳定性的影响和临界值的计算。3.观察和分析不同采样周期下采样控制系统的瞬态响应曲线实验设备和软件1.实验室测试台和虚拟示波器。2.MATLAB软

2、件。实验原理1.简单闭环采样控制系统的原理这里，以电动机作为电路仿真的对象，传输系数为25，电动机的时间常数为0.5，输入电压和输出角度之间的近似传递函数模型如下：上面的框图是“采样保持”元件LF398:它具有分散连续信号和输出零阶保持器信号的功能。采样周期T等于LF398倍频程的脉冲周期输入。该脉冲通过单稳态电路对多谐振荡器产生的方波进行整形和展宽，从而改变多谐振荡器的周期，即改变采样周期。本实验用于观察和分析采样周期T对离散控制系统稳定性的影响。采样控制系统稳定的充要条件是：系统特征方程的根必须在Z平面的单位圆内，并且特征方程的根与采样周期T有关。只要特征根的模小于1，系统就是稳定的。因此

3、，在实验过程中应选择合适的采样周期。正确接线后，用示波器测量实验的不同采样周期。实验的内容、方法、过程和分析1.实验内容1)采用有源放大模拟电路模拟永磁分励电枢控制的DC电机，并注意labACT上有源放大器和电阻电容的资源。2)计算临界采样周期T以稳定系统。3)根据闭环采样系统的框图，请自行设计相应的实验模拟电路图。4)调整采样周期T至15毫秒、30毫秒和90毫秒，观察相应的实验现象。记录波形和系统输出指标(过冲和调整时间)，并解释其稳定性。2.实验过程仿真在simulink中进行。模拟电路图如下：当采样周期T=15ms毫秒时，在simulink中进行仿真，得到如下仿真曲线：当采样周期T=30

4、ms毫秒时，在simulink中进行仿真，得到如下仿真曲线：当采样周期T=90ms时，在simulink中进行仿真，得到如下仿真曲线：首先绘制原理图，并在实验室-计算机辅助测试实验箱上进行验证：首先，根据实验书中的要求确定采样周期，如下：当输入为正弦时，调整采样周期，根据图读出采样周期值，然后输入。其次，根据实验步骤完成以下步骤：当采样周期T=15ms毫秒时，示波器输出波形曲线如下：当采样周期T=30ms毫秒时，示波器输出波形曲线如下：当采样周期T=90ms毫秒时，示波器输出波形曲线如下：3.数据分析：实验数据如下：采样周期T(毫秒)%调整时间稳定性1526.5%4.240稳定的3055.7%

5、4.920稳定的90/易变的计算最大超调量的公式为：理论采样周期值计算如下：闭环特性为：最终公式为：解决方案如下：判断稳定：顺序，代入上述公式，得到：劳斯标准是：解决方案：T=0.0823s=82.3msT2.当采样周期小于系统的临界采样周期时，系统的阶跃响应曲线衰减振荡，超调量小，调节时间短。当采样周期大于系统的临界采样周期时，系统的阶跃响应曲线在短时间内振荡和发散。3.通过本次实验，我们团队对判断采样控制系统稳定性的充要条件有了深刻的理解，了解了采样周期T对系统稳定性的影响和临界值的计算，对控制系统在不同采样周期T下的瞬态响应曲线有了清晰的了解.4.通过这个实验，提高了在短时间内完成实验的能力，增强了与团