《自控实验—二三阶系统动态分析》由会员分享，可在线阅读，更多相关《自控实验—二三阶系统动态分析（16页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、实验二二、三阶系统动态分析一实验目的：1学习二、三阶系统的电模拟方法及参数测试方法；2观察二、三阶系统的阶跃响应曲线，了解参数变化对动态特性的影响；3学习虚拟仪器（超抵频示波器）的使用方法；4使用MATLAB仿真软件进行时域法分析；5了解虚拟实验的使用方法。二实验设备及仪器1模拟实验箱；2低频信号发生器；3虚拟仪器(低频示波器)；4计算机；5MATLABL仿真软件。三实验原理及内容实验原理：1、二阶系统的数学模型系统开环传递函数为系统闭环传递函数为2、 二阶系统暂态性能(a) 延迟时间td: 系统响应从 0 上升到稳态值的 50% 所需的时间。 (b) 上升时间tr: 对于欠阻尼系统是指 ,
2、系统响应从 0 上升到稳态值所需的时间 ; 对于过阻尼系统则指 , 响应从稳态值的 10% 上升到 90% 所需的时间。 (c) 峰值时间tp: 系统响应到达第一个峰值所需的时间。(d) 最大超调量p ( 简称超调量 ) : 系统在暂态过程中输出响应超过稳态值的最大偏离量。通常以单位阶跃响应稳态值的百分数来表示 , 即 (e) 调节时间ts: 系统响应到达并不再越出稳态值的容许误差带所需的最短时间 , 即 通常取为稳态值的 5% 或 2% 。调节时间又叫做暂态过程时间或过渡过程时间。 (f) 振荡次数N: 是指系统响应在调节时间 ts 的范围内围绕其稳态值振荡的次数。 实验内容：1二阶系统其中
3、： K1分别为1、5、10；K2=1；T1=T2=0.1s；2三阶系统其中：K分别为1、5、10。四实验步骤1由模拟电路中参数变动可采用改变电阻或电容方式实现；2在模拟实验箱上按模拟电路接线，并组成测试系统；3输入信号采用阶跃信号，注意记录输出波形和有关数据（%，k，ts，N，tp）；4使用MATLAB仿真软件，重复上述过程并注意记录输出波形和有关数据。五实验结论1二阶系统参数及测试数据表(由输出波形得到)K2=1;除R2外其它电阻都为100，C2=1 uF。K1R2（）C1(uF)ts(s)Ntp(s)%110010.410.225.6955000.20.2420.0920.61010000
4、.10.2230.0832.12. 三阶系统参数及测试数据表(由输出波形得到)除R5外其它电阻都为100，C1=10 Uf,C3=1 Uf。KR5（）C2(uF)ts(s)Ntp(s)%1 10015.212.620.055000.28.660.961.91010000.1/1003. MATLAB仿真程序：二阶系统 K=1, Gc=tf(1,0.01,0.2,2); %系统的传递函数模型step(Gc);y,t=step(Gc);mp,tf=max(y); %系统的最大峰值输出cs=length(t);tm=max(t); %仿真最大时间yss=y(cs); % 系统的稳态输出sigma=1
5、00*(mp-yss)/yss %超调量tstp=t(tf); %峰值时间tp%计算调节时间tsi=cs+1;n=0;while n=0 i=i-1; if i=1 n=1; elseif y(i)1.05*yss %选择5%的误差带 n=1; endend;t1=t(i);cs=length(t);j=cs+1;n=0;while n=0 j=j-1; if j=1 n=1; elseif y(j)0.95*yss %选择5%的误差带 n=1; end;endt2=t(j);if t2t2 ts=t1 endelseif t2tp if t21.05*yss %选择5%的误差带 n=1; e
6、ndend;t1=t(i);cs=length(t);j=cs+1;n=0;while n=0 j=j-1; if j=1 n=1; elseif y(j)0.95*yss %选择5%的误差带 n=1; end;endt2=t(j);if t2t2 ts=t1 endelseif t2tp if t21.05*yss %选择5%的误差带 n=1; endend;t1=t(i);cs=length(t);j=cs+1;n=0;while n=0 j=j-1; if j=1 n=1; elseif y(j)0.95*yss %选择5%的误差带 n=1; end;endt2=t(j);if t2t2 ts=t1 endelseif t2tp if t21.05*yss %选择5%的误差带 n=1; endend;t1=t(i);cs=length(t);j=cs+1;n=0;while n=0 j=j-1; if j=1 n=1; elseif y(j)0.95*yss %选择5%的误差带 n=1; end;endt2=t(j);if t2t2 ts=t1 endelseif t2tp if t21.05*yss %选择5%的误差带 n=1; endend;t1=t(i);cs=
