二阶系统的性能指标分析VIP专享VIP免费

邢台学院物理系《自动控制理论》课程设计报告书设计题目:二阶系统的性能指标分析专业:自动化班级:学生姓名:学号:指导教师:2013年3月24日邢台学院物理系课程设计任务书专业：自动化班级：学生姓名学号课程名称自动控制理论设计题目二阶系统的性能指标分析设计目的、主要内容（参数、方法）及要求目的：通过对二阶系统的性能指标分析得知，系统三方面性能对系统结构和参数的要求往往是相互制约的，工程中通过在系统加一些附加装置来改善二阶系统的性能。通过本次课题来了解改善方法。1二阶系统性能指标概述2.应用模拟电路来模拟典型二阶系统和典型三阶系统3.1二阶系统传递函数标准形式及分类3.2过阻尼二阶系统动态性能指标计算3.3欠阻尼二阶系统动态性能指标计算3.4改善二阶系统动态性能的措施4二阶系统性能的MATLAB仿真工作量2周进度安排3周至4周3月11至3月13日收集资料，3月14至3月22编写，3月23至3月24日制图主要参考资料[1]谢红卫.现代控制系统.高等教育出版社，2007[2]胡寿松.自动控制原理.科学出版社，2007[3]黄忠霖.自动控制原理的MATLAB实现.国防工业出版社，,2007[4]自动控制原理及其应用（黄坚第二版）高等教育出版社指导教师签字系主任签字2013年3月24日摘要二阶系统是指由二阶微分方程描述的自动控制系统。例如，他励直流电动机﹑RLC电路等都是二阶系统的实例。二阶系统的性能指标分析在自动控制原理中具有普遍的意义。控制系统的性能指标分为动态性能指标和稳态性能指标，动态性能指标又可分为随动性能指标和抗扰性能指标。稳态过程性能稳态误差是系统稳定后实际输出与期望输出之间的差值本次课程设计以二阶系统为例，研究控制系统的性能指标。关键词：二阶系统性能指标稳态性能指标动态性能指标稳态误差调节时间目录1.二阶系统性能指标概述...............................02.应用模拟电路来模拟典型二阶系统。.................03.二阶系统的时间响应及动态性能.......................33.3.1二阶系统传递函数标准形式及分类.................33.3.2过阻尼二阶系统动态性能指标计算.................43.3.3欠阻尼二阶系统动态性能指标计算.................63.3.4改善二阶系统动态性能的措施....................134.二阶系统性能的MATLAB仿真.......................175总结及体会........................................18参考文献.........................................181.二阶系统性能指标概述二阶系统是指由二阶微分方程描述的自动控制系统。例如，他励直流电动机﹑RLC电路等都是二阶系统的实例。二阶系统的性能指标分析在自动控制原理中具有普遍的意义。控制系统的性能指标分为动态性能指标和稳态性能指标，动态性能指标又可分为随动性能指标和抗扰性能指标。稳态过程性能稳态误差是系统稳定后实际输出与期望输出之间的差值2.应用模拟电路来模拟典型二阶系统。1．2—l是典型二阶系统原理方块图，其中T0＝1秒；T1＝0.1秒；K1分别为10；5；2.5；1。开环传递函数为：)1()1()(11101STSKSTSTKSG（2－1）其中，01TKK开环增益。闭环传递函数：22222212121)(nnnSSSTSTKSSTKSW（2－2）其中，01111TTKTKTn（2－3）11021TKT（2－4）图2－1二阶系统（1）当10。即欠阻尼情况时，二阶系统的阶跃响应为衰减振荡，如图2－2中曲线①所示。)0sin(11)(2tetCdtn)0(t（2－5）式中：21nd211tg峰值时间可由式（2－5）对时间求导数，并令它等于零得到：21ndpt（2－6）超调量Mp：由1)(tCMp求得21eMp（2－7）调节时间st，采用2％允许误差范围时，近似的等于系统时间常数n4的四倍，即nst4（2－8）（2）当1，即临界阻尼情况时，系统的阶跃响应为单调的指数曲线，如图2－2中曲线②所示。输出响应C(t)为)1(1)(tetCntn(t≥0)（2－9）调节时间st可由下式求得98.0)1(1)(snttetCsn（2－10）（3）当1，即过阻尼情况时，系统的阶跃响应为单调的指数曲线：)2211(1221)(StSeStSentC（t≥0）（2－11）式中nS)1(21；nS)1(22；当远大于1时，可忽略-S1的影响，则tnetC)12(1)(（t≥0）（2－12）这时调节时间st近似为：nst)142（2－13）图2－3是图2－1的模拟电路及阶跃信号电路图开环传递函数为)10(50...