自控实验—二、三阶系统动态分析

实验二．二、三阶系统动态分析 一．实验目的： 1．学习二、三阶系统的电模拟方法及参数测试方法； 2．观察二、三阶系统的阶跃响应曲线，了解参数变化对动态特性的影响； 3．学习虚拟仪器（超抵频示波器）的使用方法； 4．使用 MATLAB 仿真软件进行时域法分析； 5．了解虚拟实验的使用方法。 二．实验设备及仪器 1．模拟实验箱； 2．低频信号发生器； 3．虚拟仪器(低频示波器)； 4．计算机； 5．MATLABL 仿真软件。 三．实验原理及内容 实验原理： 1、二阶系统的数学模型 系统开环传递函数为 系统闭环传递函数为 2、 二阶系统暂态性能 (a) 延迟时间 td: 系统响应从 0 上升到稳态值的 50% 所需的时间。 )2s(sn2n为阻尼比（，为无阻尼自然振荡频率其中：n2nn22n s2s)s(G)s(R)s(C2nn2,11js 系统极点为 (b) 上升时间tr: 对于欠阻尼系统是指 , 系统响应从 0 上升到稳态值所需的时间 ; 对于过阻尼系统则指 , 响应从稳态值的 10% 上升到 90% 所需的时间。 (c) 峰值时间tp: 系统响应到达第一个峰值所需的时间。 (d) 最大超调量 σp ( 简称超调量 ) : 系统在暂态过程中输出响应超过稳态值的最大偏离量。通常以单位阶跃响应稳态值的百分数来表示 , 即 %100eeesin1e)tsin(1e1)y (t)y ()y ()y (tσ22pnpnpn11t2tpd2tppp超调量)tsin(1e1)t(yd2tn 2ndpd1ωπωπt0)tsin()t(y 峰值时间求导可得对drttωπt1y (t)r 可得令2n2 1ntn2dnd2.06.01t7.01或n2dnd2.06.01t7.01t或 (e) 调节时间ts : 系统响应到达并不再越出稳态值的容许误差带±Δ 所需的最短时间 , 即 通常取Δ 为稳态值的 5% 或 2% 。调节时间又叫做暂态过程时间或过渡过程时间。 (f) 振荡次数N: 是指系统响应在调节时间 ts 的范围内围绕其稳态值振荡的次数。 实验内容： 1．二阶系统   112121sTsTKKsG 其中： K1 分别为1、5、10；K2=1；T1=T2=0.1s； 21C1R2R1A1A2R3C2A3R5R6R7r(t)c(t)R4 2．三阶系统  111.0sssKsG ns4~3t ns4~3t其中：K 分别为1、5、10。 1221DCBAR6R5R4A3C2R3A2A1R1R2C1C3A4R7R8R9A5R...