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文檔簡介

1、4實驗二二階系統階躍響應一. 實驗目的1. 研究二階系統的特征參數，阻尼比倒無阻尼自然頻率3 n對系統動態性能的影響，定量分析匚和 3n與最大超調量 b p 和調節時間 ts之間的關系。2. 進一步學習實驗系統的使用3. 學會根據系統的階躍響應曲線確定傳遞函數4. 學習用 MATLAB 真軟件對實驗內容中的電路進行仿真。二. 實驗原理典型二階閉環系統的單位階躍響應分為四種情況：1）欠阻尼二階系統如圖 1 所示，由穩態和瞬態兩部分組成：穩態部分等于1,瞬態部分是振蕩衰減的過程，振蕩角頻率為阻尼振蕩角頻率，其值由阻尼比I和自然振蕩角頻率3 n決定。ht)圖 1 欠阻尼二階系統的單位階躍響應曲線（1

2、）性能指標：調節時間 tS：單位階躍響應 C（t）進人土 5%（有時也取土 2%）誤差帶，并且不再超出該誤差帶 的最小時間。超調量 b % ;單位階躍響應中最大超出量與穩態值之比。5峰值時間 tp：單位階躍響應 C（t）超過穩態值達到第一個峰值所需要的時間。結構參數 E ：直接影響單位階躍響應性能。（2）平穩性：阻尼比 E 越小，平穩性越差（3） 快速性：E 過小時因振蕩強烈，衰減緩慢，調節時間ts 長，擔大時，系統響應退鈍，調節時間 ts 也長，快速性差。弋=0.7 調節時間最短，快速性最好。弋=0.7 時超調量 b %1）時此時系統有兩個不相等的負實根，過阻尼二階系統的單位階躍響應無振蕩無

3、超調無穩態誤 差，上升速度由小加大有一拐點。三. 實驗內容1.啟動 MATLAB7.0，進入 Simulink 后新建文檔，在文檔里繪制二階系統的結構框圖。雙擊各傳遞函數模塊，在出現的對話框內設置相應的參數。點擊工具欄的按鈕或 simulation菜單下的 start 命令進行仿真。雙擊示波器模塊觀察仿真結果。仿真時，可以分別改變3 n,的值，得到系統的階躍響應，再進行比較分析3 n,列系統動態性能的影響，階躍輸入信號幅度為 1,起始時間為 0。二階閉環系統結構框圖如圖 2 所示（以 t= 1, 3 n=10 為例）。圖2二階閉環系統MATLAB仿真結構框圖62.仿真教材中二階系統的相關例題四. 預習思考題(1) 阻尼比和無阻尼、自然頻率對系統動態性能有什么影響？(2) 阻尼比和自然頻率與最大超調量b%調節時間 ts 之間有什么關系?(3) 如果階躍輸入信號的幅值過大，會在實驗中產生什么后果？(4) 在電子模擬系統中，如何實現負反饋和單位負反饋？五. 實驗總結報告(1) 圓出二階系統的模擬電路圖，并求出參數E、o%勺表達式。(2) 把不同條件下測量的 b%ts值列表，根據測

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