南邮自动控制原理上机报告

1、南京邮电大学实验报告(2016/2017学年第一学期)实验名称：一、控制系统的时域分析2.线性系统根轨迹的研究3.系统的频率响应和稳定性分析四.连续系统的串联校正自动控制原理类别id: B14040325姓名：杜凯讲师：周颖实验1控制系统的时域分析1.1实验目的：1.观察控制系统的时域响应；2.记录单位阶跃响应曲线；3.掌握时间响应分析的一般方法；4.了解控制系统的调整过程。1.2实验步骤：5.启动并进入Matlab2012运行界面。6.MATLAB命令窗口：“命令窗口”。运行命令：con _ sys进入本实验的主界面。7.双击上图中的三个按钮，依次完成实验。8.与本实验相关的Matlab函数

2、：Tf(num，den)可以输入传递函数。步骤(G，t)在t秒的时间范围内绘制一个步骤响应图。二、实验内容：1.观察一阶系统的时域响应：采用不同的时间常数t，分别观测了系统的脉冲响应、阶跃响应、斜坡响应和单位加速度响应。脉冲响应：T=5sT=7s阶跃响应：T=7sT=9s秒斜坡响应：T=9s秒T=11s单位加速度响应：T=11sT=13s秒2.二阶系统的时域性能分析；(1)调整时间滑块，使阶跃响应最终稳定。(2)结合系统的零极点图，观察固有频率和阻尼比对极点位置的影响。固有频率越大，阻尼比越大，极点和零点之间的角度越小。(3)用时域响应图观察了固有频率和阻尼比对阶跃响应的影响。固有频率越小，系

3、统的阻尼比越小，阶跃响应幅度越大。(4)调整固有频率和阻尼比，要求：Tr0.56sTp1.29sTs5.46超调不超过5%。记录满足上述要求的固有频率和阻尼比。自然频率=6.624拉德/秒阻尼比=0.69058自然频率=16.9538弧度/秒阻尼比=0.735783.结合自动控制原理，第135页，问题3_10，观察通过比例微分反馈和速度反馈对二阶系统性能的改善。(1)根据原始调整参数输入，调整时间滑块使阶跃响应最终出现稳定值。(2)使用不同的重力输入，观察每个性能指标。调整时间Ts=7.4233s秒上升时间Tr=1.3711s超调Delt=39.5344%峰值时间Tp=2.3191s调整时间T

4、s=14.846s秒上升时间Tr=2.7423s超调Delt=39.5244%峰值时间Tp=4.6382s(3)取不同的K3，观察比例微分控制对系统性能的改善。比例微分控制可以有效地改善系统性能，使系统更加稳定。(4)设置不同的K4，观察速度反馈对系统性能的影响。速度反馈可以有效提高系统性能，使系统更加稳定。(5)调整各种参数，使系统阶跃响应满足以下要求：上升时间Tr3.5s超调量为2%。记录此时每个参数的数据。实验二线性系统根轨迹的研究2.1实验目的(1)研究闭环系统根轨迹的一般形成规律。(2)观察和理解引入零极点对闭环根轨迹的影响。(3)观察和理解根轨迹与系统时域响应之间的关系。(4)掌握

5、根轨迹生成的基本指令和方法。2.2实验内容根轨迹绘制的指令法和交互界面法：复平面极点分布与系统响应的关系。众所周知，单位负反馈系统的开环传递函数是：(1)尝试用MATLAB的rlocus指令绘制闭环系统的根轨迹。(需要写说明和画图形。(命令：G=tf(1 2，1 8 26 40 25)r焦点(G)(2)利用MATLAB的rlocfind指令，确定根轨迹的分离点和根轨迹与虚拟轴的交点。(需要写说明并给出结果。(命令：rlocfind(G)分离点：-2.0095 1.0186 1.0017与虚轴的交点：-0.0000 3.6025i K=65.8411(3)利用MATLAB的rlocfind指令，得到了系统的临界稳定增益因为系统在右半平面没有开环极点，并且奈奎斯特曲线不围绕(-1，j0)点，所以系统是稳定的。(4)利用SISOTOOL交互界面，获取并记录了根轨迹分离点、根轨迹与虚拟轴交点处的关键参数，并与以前的结果进行了验证。(要求写出记录值并给出说明。(指挥：西索托(G)原始值：K=0.00017修正值：K=0.000169原始值：K=65.8411校正值：K=71.8(5)在SISOTOOL界面，打开闭环阶跃响应界面，然后用鼠标使闭环极点(红色小方块)从开环极点开始沿着根轨迹连续移动