实验5线性系统的时域响应

自动控制理论实验实验五线性系统的时域响应班号：学号：姓名：实验五线性系统的时域响应一、实验目的1、学习使用MATLAB绘制控制系统的单位阶跃响应曲线；2、研究二阶控制系统中ξ、ω对系统阶跃响应的影响；3、掌握系统动态性能指标的获得方法及参数对系统动态性能的影响。二、实验设备Pc机一台，MATLAB软件。三、实验内容1、已知二阶单位反馈闭环传递函数系统：求：(1）当，及，时系统的单位阶跃响应曲线。曲线1，0.2n；曲线2：，0.6n。（2）从图中求出系统的动态指标：超调量、上升时间及过渡过程调节时间。（3）分析二阶系统中ξ、ω的值变化对系统阶跃响应曲线的影响。2、已知三阶系统单位反馈闭环传递函数为求：（1）求系统闭环极点及其单位阶跃响应，读取动态性能指标。（2）改变系统闭环极点的位置将原极点S=-4改为S=-0.5使闭环极点靠近虚轴，观察单位阶跃响应和动态性能指标的变化。（3）改变系统闭环零点的位置将原零点S=-2改为S=-1观察单位阶跃响应和动态性能指标的变化。(4)分析零、极点的变化对系统动态性能的影响。四、实验报告（1）绘制二阶震荡环节系统的单位阶跃响应曲线。图1二阶震荡曲线曲线1：，0.35；曲线2：，0.5图2二阶震荡曲线曲线1：，0.2n；曲线2：，0.6n。（2）求出系统的动态指标（超调量、上升时间及过渡过程调节时间）。图3ωn=0.4，ξ=0.35，超调量=30.9%，上升时间=3.48s，过度调整时间=27.5s。图4ωn=0.4，ξ=0.5，超调量=16.3%，上升时间=4.1s，过度调整时间=20.2s图5ωn=0.2，ξ=0.35，超调量=30.9%，上升时间=6.95s，过度调整时间=54.9s。图6ωn=0.6，ξ=0.35，超调量=30.9%，上升时间=2.32s，过度调整时间=18.3s。（3）分析二阶控制系统中ξ、ω对系统阶跃响应曲线的影响。阻尼系数变大，系统超调量变小，达到稳态时间变短；n变大，上升时间变短，超调量基本不变，调节时间变短。（4）分析三阶控制系统中零、极点位置的变化对系统阶跃响应曲线的影响。将极点由S=-4改为S=-0.5后，得到单位阶跃相应曲线。图7由图中可得动态性能指标，系统上升时间1.03s，超调量7.28%，调节时间3.6s。图8图9由图像可知，当极点由-4变为-0.5时，系统由欠阻尼变为过阻尼状态，系统无超调量，上升时间变长。2.改变零点的位置图10图11当零点由-1变为-2时，系统超调量变小，上升时间变长。