控制工程实验报告北信科.doc

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1、实验报告课程名称控制工程实验项目实验一、控制系统时间响应分析实验二、控制频率特性实验实验三、控制系统稳定性分析实验四、控制系统校正实验实验仪器MatLab7.0系别仪器科学与光电工程专业测控技术与仪器班级/学号学生姓名实验日期2013年05月-06月成绩指导教师郑青玉实验一、控制系统时间响应分析1.实验目的1)学习并掌握Matlab控制系统时间响应分析的简单使用方法;2)掌握控制系统时间相应的分析方法;3)掌握控制系统时间响应的性能指标。4)2.实验仪器系统安装有matlab软件的计算机实验系统。3.实验内容一阶系统和二阶系统

2、在单位脉冲、单位阶跃和单位斜坡作用下的响应分析。1)一阶系统形式A=2n+1;n=0,1,2,…92)二阶系统形式A=2n+1;n=0,1,2,…94.实验步骤1)打开matlab2)建立***.m文件(***为你的姓名汉语拼音(姓前名后,中间无空格)、班号和学号(学号取两位),中间用_连接。如电信0401班1号赵蕊文件名为:zhaorui_0401_01)3)编制程序(主要指令:tf、step、impulse;注释用“%”开头)4)运行所编制程序5)运行结果记录(存储)6)存储所编制程序5.实验结果分析和实验报告(即分析系统

3、响应快速性、振荡性与系统参数的关系)1)一阶系统单位脉冲输入A13579T0.10.30.50.70.9ts(2%)0.3911.1721.9552.743.53ts(5%)0.2990.9021.4982.12.7一阶系统(当A=1时)程序:num=[0,4];den=[1,10];%A=2n+1n=0,1,2,...9impulse(num,den)grid一阶系统(当A=1时)响应曲线:ts(2%)计算方法:求出初始值,如为w,则求2%w对应时间即为所求;ts(5%)类似实验结果分析:(总结系统性能如何随时间常数变化)时

4、间常数越大,响应时间越长,系统性能越差;反之则响应时间越短,系统性能越好。2)一阶系统单位阶跃输入A13579T0.10.30.50.70.9ts(2%)0.3931.171.962.743.51ts(5%)0.30.8991.52.12.7一阶单位阶跃程序(A=1):num=[0,4];den=[1,10];%A=2n+1n=0,1,2,...9step(num,den)grid一阶单位阶跃响应曲线:实验结果分析:(总结系统性能如何随时间常数变化)时间常数越大,响应时间越长,系统性能越差;反之则响应时间越短,系统性能越好。二

5、阶系统形式:3)二阶系统单位脉冲输入A13579T0.23360.38730.50.59160.6708ξ1.22980.710.550.46480.4099ωn4.47212.58221.69031.4907ts(2%)2.042.743.515.646.48ts(5%)1.651.973.243.845.88二阶单位脉冲输入程序:(A=9)clearallcloseallG=tf(9,[A,11,20]);figure(1)impulse(G);holdon;二阶单位脉冲响应曲线:实验结果分析:(总结系统性能如何随系统参数

6、变化)时间常数越大,震荡幅度越小,达到稳态的时间越长,系统性能越差;反之则震荡幅度越小,达到稳态时间越短,系统性能越好。4)二阶系统单位阶跃输入A13579T0.23360.38730.50.59160.6708ξ1.2300.71000.550.46480.4099ωn4,.47212.582021.69031.4907tr2.51.31.151.21.25tp2.51.61.92.022.15ts(2%)1.81.251.141.191.24ts(5%)1.41.21.11.12MP02%6%9%11%二阶单位阶跃输入程序

7、:(A=9)clearallcloseallG=tf(9,[A,11,20]);figure(1)step(G);holdon;二阶单位阶跃相应曲线:实验结果分析:(总结系统性能如何随系统参数变化)时间常数越大,震荡幅度越小,达到稳态的时间越长,系统性能越差;反之则震荡幅度越小,达到稳态时间越短,系统性能越好。思考题1.如何从一阶系统单位阶跃响应曲线求时间常数?答:用示波器测出过渡过程时间,有公式T=t/4计算时间常数。2.二阶无阻尼系统阶跃响应和单位脉冲响应曲线有何特征。答:二阶无阻尼系统单位响应是减振幅的,阶跃响应是增振幅

8、的。实验二、控制系统频率特性实验1.试验目的1)学习并掌握Matlab控制系统的简单使用方法2)掌握控制系统频率特性分析方法3)掌握系统Bode图和Nyquist图的特征2.试验仪器系统安装有matlab软件的计算机实验系统1.试验内容用Bode图和Nyquist图对开环传递

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