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1、为了适应公司新战略的发展，保障停车场安保新项目的正常、顺利开展，特制定安保从业人员的业务技能及个人素质的培训计划系统的阶跃响应实验报告自动控制原理课程实验报告学生姓名：所在班级：王郑军电信1302指导教师：曹铁军老师记分及评价：一、实验名称控制系统的阶跃响应二、实验目的观察学习控制系统的单位阶跃响应记录单位阶跃响应曲线掌握时间响应分析的一般方法三、实验原理a)MATLAB软件的使用四、实验内容及实验结果二阶系统为G(s)?10s2?2s?101）键入程序，观察，记录阶跃响应曲线num=10;den=1210;sys=tf(num,den);step(sys)图1系统阶跃曲线2）键入num=10
2、;den=1210;sys=tf(num,den);damp(den)计算系统的闭环根，阻尼比，无阻尼振荡频率，并作记录(填入下表)表1step(sys)y,t,x=step(sys);y,t记录实际测取的峰值大小Cmax，峰值时间tp，过渡时间ts，填入下表，并与理论值比较。表2修改参数，分别实现?1,?2的响应曲线，并作记录程序为：?n0=10;?d0=1210;?step(n0,d0);?holdonn1=10;d1=110;step(n1,d1);StepResponseAmplitude(sec)n2=10;d2=110;step(n2,d2)StepResponseAmplitud
3、eTime(sec)修改参数，分别实现?n1?1?n0,?n2?2?n0的响应曲线，并作记录2表3?1时的参数和曲线【曲线】【曲线】实验二、二阶系统阶跃响应一、实验目的1研究二阶系统的特征参数，阻尼比?和无阻尼自然频率?n对系统动态性能的影响。定量分析?和?n与最大超调量Mp和调节时间tS之间的关系。2进一步学习实验系统的使用方法3学会根据系统阶跃响应曲线确定传递函数。二、实验设备型自动控制系统实验箱一台2.计算机一台三、实验原理1模拟实验的基本原理：控制系统模拟实验采用复合网络法来模拟各种典型环节，即利用运算放大器不同的输入网络和反馈网络模拟各种典型环节，然后按照给定系统的结构图将这些模拟环
4、节连接起来，便得到了相应的模拟系统。再将输入信号加到模拟系统的输入端，并利用计算机等测量仪器，测量系统的输出，便可得到系统的动态响应曲线及性能指标。若改变系统的参数，还可进一步分析研究参数对系统性能的影响。2.域性能指标的测量方法：超调量%：1）启动计算机，在桌面双击图标自动控制实验系统运行软件。2)检查USB线是否连接好，在实验项目下拉框中选中任实验，点击按钮，出现参数设置对话框设置好参数按确定按钮，此时如无警告对话框出现表示通信正常，如出现警告表示通信不正常，找出原因使通信正常后才可以继续进行实验。3)连接被测量典型环节的模拟电路。电路的输入U1接A/D、D/A卡的DA1输出，电路的输出U
5、2接A/D、D/A卡的AD1输入，将两个积分电容连在模拟开关上。检查无误后接通电源。4)在实验项目的下拉列表中选择实验二二阶系统阶跃响应。5)鼠标单击按钮，弹出实验课题参数设置对话框。在参数设置对话框中设置相应的实验参数后鼠标单击确认等待屏幕的显示区显示实验结果6)利用软件上的游标测量响应曲线上的最大值和稳态值，代入下式算出超调量：YMAX-Y%=100%YTP与TP：利用软件的游标测量水平方向上从零到达最大值与从零到达95%稳态值所需的时间值，便可得到TP与TP。四、实验内容典型二阶系统的闭环传递函数为?2n?22s2?ns?n其中?和?n对系统的动态品质有决定的影响。构成图2-1典型二阶系
6、统的模拟电路，并测量其阶跃响应：图2-1二阶系统模拟电路图电路的结构图如图2-2：图2-2二阶系统结构图系统闭环传递函数为式中T=RC，K=R2/R1。比较、二式，可得?n=1/T=1/RC?=K/2=R2/2R1由式可知，改变比值R2/R1，可以改变二阶系统的阻尼比。改变RC值可以改变无阻尼自然频率?n。今取R1=200K，R2=100K?和200K?，可得实验所需的阻尼比。电阻R取100K?，电容C分别取1?f和?f,可得两个无阻尼自然频率?n。五、实验步骤1.连接被测量典型环节的模拟电路。电路的输入U1接A/D、D/A卡的DA1输出，电路的输出U2接A/D、D/A卡的AD1输入，将两个积
7、分电容得两端连在模拟开关上。检查无误后接通电源。2.启动计算机，在桌面双击图标自动控制实验系统运行软件。3.测查USB线是(来自:写论文网:系统的阶跃响应实验报告)否连接好，在实验项目下拉框中选中任实验，点击按钮，出现参数设置对话框设置好参数按确定按钮，此时如无警告对话框出现表示通信正常，如出现警告表示通信不正常，找出原因使通信正常后才可以继续进行实验。4.在实验项目的下拉列表中选择实验二二阶系统阶跃响应,鼠标单击按钮，弹出实验课题参数设置对话框。在参数设置对话框中设置相应的实验参数后鼠标单击确认等待屏幕的显示区显示实验结果5.取?n=10rad/s,即令R=100K?，C=1?f；分别取?=
8、、1、2，即取R1=100K?，R2分别等于100K?、200K?、400K?。输入阶跃信号，测量不同的?时系统的阶跃响应，并由显示的波形记录最大超调量Mp和调节时间Ts的数值和响应动态曲线，并与理论值比较。6.取?=。即电阻R2取R1=R2=100K?；?n=100rad/s,即取R=100K?，改变电路中的电容C=?f(注意：二个电容值同时改变)。输入阶跃信号测量系统阶跃响应，并由显示的波形记录最大超调量?p和调节时间Tn。7.取R=100K?；改变电路中的电容C=1?f,R1=100K?,调节电阻R2=50K?。输入阶跃信号测量系统阶跃响应，记录响应曲线，特别要记录Tp和?p的数值。8.
9、测量二阶系统的阶跃响应并记入表中：六、实验结果1、表格2、阶跃响应曲线图：C=1uf，R1=100K,R2=0KR1=100KR2=50kR1=100kR2=100kR1=100kR2=200K二阶系统阶跃响应实验报告一、实验目的1、研究二阶系统的两个重要参数：阻尼比和无阻尼自振角频率?对系统动态性能的影响。2、学会根据模拟电路，确定系统传递函数。二、实验内容二阶系统的模拟电路图如下图所示：系统特征方程为T2s2+KTs+1=0，其中T=RC，K=R0/R1。根据二阶系统的标准形式可知，=K/2，通过调整K可使获得期望值。1、通过改变K，使获得0，等值，在输入端加同样幅值的阶跃信号，观察过渡过
10、程曲线，记下超调量?和过渡过程时间?，将实验值和理论值进行比较。2、当=时，令T=秒，秒，秒，分别测出超调量?和过渡过程时间?，比较三条阶跃响应曲线的异同。三、实验数据1、预习计算数据如下：由%=?1?100%，?=4?T=，?=2rad/s。=2、实验数据如下：T=由于实验时得到的峰值与稳态值数据均为负值，这里为方便起见，取其相反数，是合理的。3、误差分析由上表数据可以看出，理论与实际值之间存在较大误差，特别是T=，=时误差更是高达%，主要原因有以下几点：系统本身误差由于二阶系统的电阻、电容等元件存在一定的误差，使得系统的参数并非与理论值完全相同。例如在任务调节电位器时，实际值必然与预期值之
11、间有误差。同时输入信号也可能与理论值存在误差，由此造成了结果的误差。这一点可以从稳态值均不为1看出。测量误差测量时是采用鼠标取点的方法进行测量，目测所需要测量的点，必然存在一定的测量误差。例如测量峰值点的准确位置和进入稳态的时间点的位置时要选取某一点，这一点必然存在误差。小数据误差虽然测量的误差是随机的，但是它存在一定的波动范围，不随数据的变化而变化。所以实际数据越小时，通常情况下测量误差所占的比例越大，与理论值误差就越大。这一点可以从上表中可以比较明显的看出来，这也是T=，=时误差很大的主要原因。四、实验波形图目的-通过该培训员工可对保安行业有初步了解，并感受到安保行业的发展的巨大潜力，可提升其的专业水平，并确保其在这个行业的安全感。
