实验二二阶系统的动态特性与稳定性分析

自动控制原理 实 验 报 告 实 验 名 称 ： 二 阶 系 统 的 动 态 特 性 与稳定性 分析 班 级： 姓 名 ： 学 号： 实验二 二阶系统的动态特性与稳定性分析 一、实验目的 1、 掌握二阶系统的电路模拟方法及其动态性能指标的测试技术过阻尼、临界阻尼、欠阻尼状态 2、 分析二阶系统特征参量（ ，n）对系统动态性能的影响； 3、 分析系统参数变化对系统稳定性的影响，加深理解“线性系统稳定性至于其结构和参数有关，与外作用无关”的性质； 4、 了解掌握典型三阶系统的稳定状态、临界稳定、不稳定状态； 5、 学习二阶控制系统及其阶跃响应的Matlab 仿真和 simu link 实现方法。 二、实验内容 1、 构成各二阶控制系统模拟电路，计算传递函数，明确各参数物理意义。 2、 用 Matlab 和 simu link 仿真，分析其阶跃响应动态性能，得出性能指标。 3、 搭建典型二阶系统，观测各个参数下的阶跃响应曲线，并记录阶跃响应曲线的超调量%、峰值时间 tp 以及调节时间 ts，研究其参数变化对典型二阶系统动态性能和稳定性的影响； 4、 搭建典型三阶系统，观测各个参数下的阶跃响应曲线，并记录阶跃响应曲线的超调量%、峰值时间 tp 以及调节时间 ts，研究其参数变化对典型三阶系统动态性能和稳定性的影响； 5、 将软件仿真结果与模拟电路观测的结果做比较。 三、实验步骤 1、 二阶系统的模拟电路实现原理 将二阶系统： 22)(22nnsGssn可分解为一个比例环节，一个惯性环节和一个积分环节221)()()()(2CCCCsCC222621542321542322154215426316320nnsssssGsssCRRRRRRRRRRRRCRRRRRRRRRUUni 2、 研究特征参量 对二阶系统性能的影响 将二阶系统固有频率5.12n 保持不变，测试阻尼系数 不同时系统的特性，搭建模拟电路，改变电阻 R6 可改变 的值 当 R6=50K 时，二阶系统阻尼系数 =0.8 当 R6=100K 时，二阶系统阻尼系数 =0.4 当 R6=200K 时，二阶系统阻尼系数 =0.2 （1）用 Matlab 软件仿真实现二阶系统的阶跃响应，计算超调量%、峰值时间 tp 以及调节时间 ts。 当12.5n ，0.8时： clear g=tf(12.5^2,[1 25*0.8 12.5^2]), step(g) Transfer fu nction: 156.3 ------------------- s^2 + 200 s + 156.3 Step ResponseTime (sec)Amplitude00.10.20.30.40.50.60.700.20.40...