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  • 二阶系统阶跃响应实验报告
    2020-12-21 18:27:02

    与《二阶系统阶跃响应实验报告》相关的范文

    3.1.2 二阶系统瞬态响应和稳定性 一.实验目的 1. 了解和掌握典型二阶系统模拟电路的构成方法及Ⅰ型二阶闭环系统的传递函数标 准式. 2. 研究Ⅰ型二阶闭环系统的结构参数--无阻尼振荡频率ωn .阻尼比ξ对过渡过程的影 响. 3. 掌握欠阻尼Ⅰ型二阶闭环系统在阶跃信号输入时的动态性能指标Mp .t p .t s 的计 算. 4. 观察和分析Ⅰ型二阶闭环系统在欠阻尼,临界阻尼,过阻尼的瞬态响应曲 ...

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  • 实验二 二阶系统阶跃响应实验报告和无阻尼自然频率对系统动态性能的影响;3)加深理解“线性系统的稳定性只与其结构和参数有关,而与外作用无关”的性质;4)了解与学习二阶控制系统及其阶跃响应的MATLAB仿真。2....

    实验二 二阶系统的阶跃响应实验报告和无阻尼自然频率对系统动态性能的影响;

    3)加深理解“线性系统的稳定性只与其结构和参数有关,而与外作用无关”的性质;

    4)了解与学习二阶控制系统及其阶跃响应的MATLAB仿真。

    2.实验内容的(取值为0、0.25、0.5、1、1.2……)和(取值10、100……)变化时,对系统阶跃响应的影响。

    2)典型二阶系统,若,,确定系统单位阶跃响应的特征量、和。

    3.需用的仪器4.实验步骤=10时变化对系统单位阶跃响应的影响。

    观察并记录响应曲线,根据实验结果分析变化对系统单位阶跃响应的影响。

    2)利用MATLAB分析=0时变化对系统单位阶跃响应的影响。

    观察并记录响应曲线,根据实验结果分析变化对系统单位阶跃响应的影响。

    3)利用MATLAB计算特征量、和。

    5.教学方式6.考核要求及分析:

    》t=[0:0.01:10];

    y1=step([100],[1 0 100],t);

    y2=step([100],[1 5 100],t);

    y3=step([100],[1 10 100],t);

    y4=step([100],[1 20 100],t);

    y5=step([100],[1 80 100],t);

    subplot(3,2,1);

    plot(t,y1,'-');

    grid

    xlabel('time t');ylabel('y1');

    title('李山 1206074118');

    legend('\xi=0 单位阶跃响应曲线');

    subplot(3,2,2);

    plot(t,y2,'-');

    grid

    xlabel('time t');ylabel('y2');

    title('李山 1206074118');

    legend('\xi=0.25 单位阶跃响应曲线');

    subplot(3,2,3);

    plot(t,y3,'-');

    grid

    xlabel('time t');ylabel('y3');

    title('李山 1206074118');

    legend('\xi=0.5 单位阶跃响应曲线');

    subplot(3,2,4);

    plot(t,y4,'-');

    grid

    xlabel('time t');ylabel('y4');

    title('李山 1206074118');

    legend('\xi=1 单位阶跃响应曲线');

    subplot(3,2,5);

    plot(t,y5,'-');

    grid

    xlabel('time t');ylabel('y5');

    title('李山 1206074118');

    legend('\xi=4 单位阶跃响应曲线');

    图形:

    总结:

    ξ<1时,系统为欠阻尼系统,此时的为减幅正弦振荡函数,它的振幅

    时间增加而减小。

    ξ=0时,系统为无阻尼系统,此时图形呈等幅振荡。

    ξ=1时,系统为临界系统,此时图形为单调上升,无振荡无超调。

    ξ>1时,系统为过阻尼系统,此时上升,无振荡无超调。上图可以看ξ<1时,的单位阶跃响应的过程为衰减,

    并且随着阻尼ξ减小其荡特性表现的越加激烈,当ξ=0达到幅荡。

    ξ=1ξ>1时,二阶系统的过渡过程单调上升的特性。过渡过程的持续时

    间,在无荡单调上升的曲线中,以ξ=1过渡s最短。欠阻尼系统

    ,时间比ξ=1更短,而且振荡不太严重。

    2)程序:

    t=[0:0.01:10];

    y1=step([1*1],[1 0 1*1],t);

    y2=step([2*2],[1 0 2*2],t);

    y3=step([4*4],[1 0 4*4],t);

    y4=step([8*8],[1 0 8*8],t);

    y5=step([16*16],[1 0 16*16],t);

    subplot(3,2,1);

    plot(t,y1,'-');

    grid

    xlabel('time t');ylabel('y1');

    title('李山 1206074118');

    legend('W_n=1 单位阶跃响应曲线');

    subplot(3,2,2);

    plot(t,y2,'-');

    grid

    xlabel('time t');ylabel('y2');

    title('李山 1206074118');

    legend('W_n=2

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  • 二阶系统阶跃响应实验报告.doc
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    实验一二阶系统阶跃响应

    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?n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

    二阶系统模拟电路如图2-1所示。

    22系统特征方程为Ts?KTs?1?0,其中T?RC,K?R0。根据二阶系统的标准R1形式可知,?=K/2,通过调整K可使?获得期望值。 三. 实验预习

    1. 分别计算出T?0.5,??0.25,0.5,0.75时,系统阶跃响应的超调量?p和过渡过程

    时间ts。

    2. 分别计算出??0.25,T?0.2,0.5,1.0时,系统阶跃响应的超调量?p和过渡过程时

    间ts。

    教材P55给出了计算公式:

    ???1??2超调量?p?e?100%

    过渡过程时间ts?4??n?4T?(近似值,只适合二阶系统的欠阻尼状态)。

    另外,为对实验结果做误差分析,还需计算T?0.5,??1时的?p和ts。此时系统为临界阻尼状态,?p?0,ts若再用上面给出的式子计算则会使得误差较大。我们将根据定义采用数值计算的方法计算出ts。

    临界阻尼状态下,二阶系统的单位阶跃响应为y(t)?1?(1??nt)e??nt,令

    y(t)?0.98,?n?1?2,计算得t?2.917(s)。 T1.0 0.75 2.84% 2.667 1.0 0 2.917 0.25 44.43% 16 根据以上公式计算,将计算结果整理成下表: T/s 0.2 0.5 ? 0.25 44.43% 3.2 0.25 44.43% 8 0.5 16.30% 4 ?p ts/s 四. 实验步骤

    1. 通过改变K,使?获得0,0.25,0.5,0.75,1.0等值,在输入端加同样幅值的阶跃信号,

    观察过渡过程曲线,记下超调量?p和过渡过程时间ts,将实验值和理论值进行比较。

    2. 当??0.25时,令T?0.2秒,0.5秒,1.0秒(T?RC,改变两个C),分别测出超

    调量?p和过渡过程时间ts,比较三条阶跃响应曲线的异同。

    五. 数据处理

    1. 数据整理与计算

    (1)T?0.5,?取不同值

    T/s R1/? R0/? K 0.5 200 100 0.5 0.25 0.020 -2.872 -1.980 44.60% 8.240 200 1.0 0.5 0.020 -2.305 -1.980 16.25% 4.375 300 1.5 0.75 0.020 -2.308 -1.980 2.90% 2.680 400 2.0 1.0 0.020 -1.980 -1.980 0 3.080 ? V(0)/V Vmin/V V(?)/V ?p ts/s 其中,记录V(0)是为了矫正系统误差,因为理论上V(0)应该等于0。考虑V(0),

    ?p的计算表达式为?p?Vmin?V(?)?100%,下同。

    V(?)?V(0)(2)??0.25,T取不同值(电容C取不同值)

    ? R/M? 0.25 1 0.2 0.2 0.020 -2.873 -1.980 44.65% 4.200 0.5 0.5 0.020 -2.872 -1.980 44.60% 8.240 1.0 1.0 0.020 -2.861 -1.980 44.05% 15.360 C/?F T/s V(0)/V Vmin/V V(?)/V ?p ts/s 2. 误差分析

    相对误差表达式:??实验值-理论值?100%。

    理论值根据上式计算,将理论值、实际值以及相对误差结果整理成下表:

    T/s 0.2 0.25 44.43% 44.65% 0.495% 3.2 4.200 31.25% 0.25 44.43% 44.60% 0.383% 8 8.240 3.00% 0.5 16.30% 16.25% 0.5 0.75 2.84% 2.90% 2.113% 2.667 2.680 0.49% 1.0 0 0 2.917 3.080 5.59% 1.0 0.25 44.43% 44.05% -0.855% 16 15.360 -4.00% ? 理论值 ?p 实验值 相对误差 理论值 -0.307% 4 4.375 9.38% ts/s 实验值 相对误差

    误差原因分析:

    (1) 实验箱中电阻、电容实际值与标称值之间存在一定的误差,导致?、T与我们设想的值之间存在误差。

    (2) 实验箱D/A端口输出的阶跃信号不是理想的阶跃信号。

    (3) 过渡过程时间ts的理论值(欠阻尼情况)实际上也是近似值,与真实值之间有一定差距。

    (4) 测量时有噪声干扰。 (5) 读数误差。 3. 阶跃响应曲线

    (1)T?0.5,?取不同值

    T/s ? 阶跃响应曲线 0 0.5 0.25 0.5 0.75 1.0

    (2)??0.25,T取不同值

    ? T/s 阶跃响应曲线

    自动控制原理实验一:二阶系统阶跃响应.doc

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  • 2 二阶系统阶跃响应

    2021-04-21 22:03:49
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  • --二阶系统阶跃响应实验报告.pdf
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  • matlab的GUI简单实例——二阶系统阶跃响应

    万次阅读 多人点赞 2018-01-22 16:35:48
    GUI,Graphical User ...下面是今日刚学的一个例子, 演示二阶系统G(s)=1/(s^2+2*θ*s+1)中阻尼比θ对单位阶跃响应的影响,制作如图所示的GUI。 实例很简单,主要目的是通过这个简单的实例学习GUI的各个功能
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二阶系统阶跃响应实验