2024南京邮电大学自动控制原理上机报告.docx

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1、南京邮电高校试验报告（2024/2024学年其次学期）试验名称：一.限制系统的时域分析二.线性系统的根轨迹探讨三.系统的频率响应与稳定性分析四.连续系统串联校正五.非线性试验课程名称：自动限制原理班级学号:B14011*姓名：飞不起来的胖子试验一限制系统的时域分析1.1试验目的：1 .视察限制系统的时域响应；2 .记录单位阶跃响应曲线；3 .驾驭时间响应分析的一般方法;4 .初步了解限制系统的调整过程。1.2试验步骤：5 .开机进入Matlab2024运行界面。6 .MatIab指令窗：COmmandVVindOw”.运行指令:COlI_sys;进入本次试验主界面。7 .分别双击上图中的三个按

2、键，依次完成试验内容。8 .本次试验的相关MaUab函数：tf(numMdenD可输入一传递函数。SteP(G,t)在时间范围t秒内，画出阶跃响应图。二、试验内容:1.视察一阶系统G=l(T+s)的时域响应：取不同的时间常数T,分别视察该系统的脉冲响应、阶跃响应、斜坡响应以及单位加速度响应。脉冲响应：T=5sT=9sQ将侬便髀帮Im强PCOSl计算机loIi回60脉神响应阶跃响应。斜坡响应加速度晌应i*ytiiZW时间常数=IlS0O斜坡渝入响应；:J:/:J:，y,广J：J;Jz，/J二,-*：*;,二二一ij5040302010223311tsirt.1&422016/4/1T=Ilsma

3、tlab2012a-IiiyirlMsL0511822016/4/1T=IlsT=Bs2.二阶系统的时域性能分析：(1)调整时间滑块，使阶跃响应最终出现稳定值。I=HgH阶跃口向应101520结合系统的零极点图,视察自然频率与阻尼比对极点位置的影响。导肮w三US73|OMMMK.三F*.*mm结构图上升时间Tr自然频率3746radc1-1.I用尼比-0.084615-Li响向时间-9.1792，UIH峰侦时间TP调节时间TS超调量Det阶朕喻应自然默率=20746rad*ec上升时间Tr用尼比084615响应时间-9.1792Jl 21蝶伍时间TP调节时间TS超调量Dei自然频率越大，阻尼比

4、越大，零极点之间的角度越小。(3)结合时域响应图，视察自然频率与阻尼比对阶跃响应的影响。Ia片工艮 2页.上升时间Tr峰值时间TP调节时间TS 超调量DeI自然频率 20746radsec I，1明尼比0.8787“”I1晌应时间-9.1792s“I”4 *1WX)5 W 2O16/4/H自然频率越小，阻尼比越小，系统的阶跃响应幅值越大。(4)调整自然频率与阻尼比，要求：Tr0,56sTp1.29sT5.46超调不大于5%.记录下满意上述要求的自然频率与阻尼比。1.2鳍构洌Administrator如图片10806假值时间自然颉率=6.624radsec阻尼比=0.69058，1晌应时间=20

5、$JjJJ，上升时间Tr=0.48714s，峰值时间Tp=0.65578s/调节时间Ts=0.43202s，超调量DeitM.98%自然频率=6.624radsec阻尼比=0.69058明日5 0 导航第3页.共向I它是制55强费用S.濡& IWWM自然频率=16.9538radsec阻尼比=0.735783.结合自动限制原理一书，Page135,题30.分别视察比例一微分与测速反馈对二阶系统性能的改善。(1).按原始的调整参数输入，调整时间滑块，使阶跃响应最终出现稳定值。OIl_可(2).采纳不同的G输入，视察各项性能指数。调整时间Ts=7.4233s上升时间Tr=I.37IlS超调量Del

6、t=39.5344%峰值时间Tp=2,3191s调整时间Ts=14.846s上升时间Tr=2.7423s超调量I)elt=39.5244%峰值时间Tp=4.6382s(3).分别取不同的K3,视察比例一微分限制对系统性能的改善。比例一微分限制能有效改善系统性能使系统更快趋于稳定。(4)设置不同的K4,视察测速反馈对系统性能的影响。U三yT三czMJIjIJI。I零极点分布阶跃响应测速反馈能有效改善系统性能使系统更快趋于稳定。.调整各个参数，使系统阶跃响应满意:上升时间Tr3,5s超调量2%.记录下此时各个参数数据。ZJSeBffiBwWIoIl回IIl3IOlI回U。性能分析试验二线性系统的根

7、轨迹探讨21试验目的(1) 考察闭环系统根轨迹的一般形成规律。(2) 视察和理解引进零极点对闭环根轨迹的影响。(3) 视察、理解根轨迹与系统时域响应之间的联系。(4) 初步驾驭利用产生根轨迹的基本指令和方法。2.2试验内容根轨迹绘制的指令法、交互界面法；复平面极点分布和系统响应的关系。已知单位负反馈系统的开环传递函数为G(三)=F1,试验要求：(s+4s+5)2(1) 试用MATLAB的HoCUS指令,绘制闭环系统根轨迹。(要求写出指令,并绘出图形。)指令：G=tf(l2,18264025)rlocus(G)QFigure1aKleEditViewInsertTlsDesktopWindowH

8、elp、DcJHJ-W黝3*Tb国8Root LocusReal Axs(2) 利用MATLAB的Hocfliid指令，确定根轨迹的分别点、根轨迹与虚轴的交点。(要求写出指令，并给出结果。)指令：rlocfind(G)分别点：-2.00951.0186iK=0.0017与虚轴的交点：-0.0000+3.6025iK=65.8411PJFigure1o()113FileEditViewInsertToolsDesktopWindowHelp0DIala)3人等要/&ioRoot LocusReal Axis(3) 利用MATLAB的rlocfind指令,求出系统临界稳定增益,并用指令验证系统的稳

9、定性。系统临界稳定增益：65.8411由于系统无右半平面的开环极点，且奈奎斯特曲线不包围(，j)点，系统稳定。QFigure1T11IFileEditViewInsertToolsDesktopWindowHelpZDHlJ-kWJ通上；口百0S-XV AJEBeNyquist Diagram-0.6-0.4-0.2Real AxisO 02 O(4)利用Sisotool交互界面，获得和记录根轨迹分别点、根轨迹与虚轴的交点处的关键参数，并与前面所得的结果进行校对验证。(要求写出记录值，并给出说明。)指令：SISOTOOL(G)fileEditVieWDesignsAnalysisTOdSWin

10、dowHelpLoop g changed to O 000169I StatUS Bar:-180 sopoCMd10*IO9IO1Frequency (rasec)原值：K=0.00017校正值：K=0.000169.20-40&3 (opOPnlMJ2-100.901351W225-2701010,Frequency (radsec)Loopgainchargedto718RkMcfconDtotSfarmoredetionOOtiOnS原值：K=65.8411校正值：K=71.8（5）在Sisotool界面上，打开闭环的阶跃响应界面，然后用鼠标使闭环极点（小红方块）从开环极点起先沿根轨

11、迹不断移动，在视察三个闭环极点运动趋向的同时，留意视察系统阶跃响应的变更。依据视察，（八）写出响应中出现衰减振荡重量时的K的取值范围，（B）写出该响应曲线呈现“欠阻尼”振荡型时的K的取值范围。BJLTIViewerforSISODesicnTaskg!C三3|S3|FileEditWindowHelpDm*目Q-11ViewerforSISODesignTaskFileEditWindowHelpD昌%Q国.30Step Response101520Time (sec)253035Ooooooooo 6 5 4 3 2 1.1.2LTiViewerqReal-TimeUpdate-400500

12、10001500Time (sec)Oooo 8 6 4 225(A) 0K7l.8(B) 0K71.8(6)添加零点或极点对系统性能的影响，以二阶系统为例开环传递函数G(三)=z(H+0.6s)添加零点，增加系统阻尼数，超调量减小，在SiSotOol界面上做仿真，写出未添加零点时系统的超调量，峰值，调整时间，添加零点后系统的超调量，峰值，调整时间，并写出系统添加零点的数值，并进行理论分析。(选做)指令：G=tf(l,l0.6OJ)添加零点s=-0.417Ro(X Locus EOpn*Loop Bode EdKor for Open Loop 1 (OLI)FrQUncy (raC)Addd r zero 9 C( t -O 4177J 11 Viewer