自控实验二三阶系统动态分析.doc

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；5．MATLABL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 , 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σp ( 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±Δ所需的最短时间 , 即      通常取Δ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： 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（σ%，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100ΚΩ，C2=1 uFK1R2（ΚΩ）C1(uF)ts(s)Ntp(s)σ%110010.410.225.6955000.20.2420.0920.61010000.10.2230.0832.12. 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100ΚΩ，C1=10 Uf,C3=1 UfKR5（ΚΩ）C2(uF)ts(s)Ntp(s)σ%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=100*(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 t2>tp 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 t2>tp 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 t2>tp 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 t2>tp if t21.05*yss %选择5%的误差带 n=1; endend;t1=t(i);cs=。