控制工程第二次实验

机械控制工程基础实验报告

学 院 工学、职业技术教育学院 班 级 机械113 姓 名 陈浩浩 学 号 11550307

一、实验目的和要求

1．熟练掌握step( )函数和impulse( )函数的使用方法，研究线性系统在单位阶跃、单位脉冲及单位斜坡函数作用下的响应。

2．通过响应曲线观测特征参量?和?n对二阶系统性能的影响。 3．初步了解SIMULINK功能模块的使用方法。

4．通过观察典型环节在单位阶跃信号作用下的动态特性，加深对各典型环节响应曲线的理解。

5．定性了解各参数变化对典型环节动态特性的影响。

二、实验内容

1．观察函数step( )和impulse( )的调用格式，假设系统的传递函数模型为

s2?3s?7 G(s)?4

s?4s3?6s2?4s?1可以用几种方法绘制出系统的阶跃响应曲线？试分别绘制。

2．对典型二阶系统

?n2G(s)?2 2s?2??ns??n1）分别绘出?n?2(rad/s)，?分别取0,0.25,0.5,1.0和2.0时的单位阶跃响应曲线，分析参数?对系统的影响，并计算?=0.25时的时域性能指标?p,tr,tp,ts,ess。

2）绘制出当?=0.25, ?n分别取1,2,4,6时单位阶跃响应曲线，分析参数?n对系统的影响。

3．系统的特征方程式为2s4?s3?3s2?5s?10?0，试判别该系统的稳定性。

4．按下列各典型环节的传递函数，建立相应的SIMULINK仿真模型，观察并记录其单位阶跃响应波形。

① 比例环节G1(s)?1和G1(s)?2； ② 惯性环节G1(s)?11和G2(s)? s?10.5s?1③ 积分环节G1(s)?1s

④ 微分环节G1(s)?s

⑤ 比例+微分环节（PD）G1(s)?s?2和G2(s)?s?1 ⑥ 比例+积分环节（PI）G1(s)?1?1s和G2(s)?1?12s

三. 实验结果与分析

1.求以学号后两位为时间常数的一阶惯性环节的单位脉冲、单位阶跃、单位速度、单位加速度响应。

（1）单位阶跃：

clear,clc

Gs=tf(1,[7 1]); step(Gs) grid

（2）单位脉冲： clear,clc

Gs=tf(1,[7 1]); impulse(Gs) grid

（3）单位速度： Gs=tf(1,[7 1 0]);

step(Gs)

grid

（4）单位加速度： clear,clc

Gs=tf(1,[7 1 0 0]); step(Gs) grid

2.对典型二阶系统

?n2G(s)?2 2s?2??ns??n?分别取0.1,0.2,0.9,1.0和2.0时的单位阶跃响应和单位脉冲1）分别绘出?n?6(rad/s)，响应曲线；

2）绘制出当?=0.7, ?n分别取2,4,6,8,10,12rad/s时的单位阶跃和单位脉冲响应曲线。 (1)单位阶跃曲线

wn=7;

zeta=[0.1,0.2,0.9,1.0,2.0]; figure(1); hold on for I=zeta num=wn.^2;

den=[1,2*I*wn,wn.^2];

step(num,den); end

title('单位阶跃曲线 ');

wn=7;

zeta=[0.1,0.2,0.9,1.0,2.0]; figure(1); hold on for I=zeta num=wn.^2;

den=[1,2*I*wn,wn.^2]; impulse(num,den); end

title('单位脉冲响应曲线 ');

(2)

单位脉冲响应曲线 w=[2:2:12];; zeta=0.7; figure(1); hold on for wn=w

num=wn.^2;

den=[1,2*I*wn,wn.^2]; step(num,den); end

title('单位脉冲响应曲线');

w=[2:2:12]; zeta=0.7; figure(1); hold on for wn=w num=wn.^2;

den=[1,2*I*wn,wn.^2]; impulse(num,den); end

title('单位脉冲响应曲线');

3.画出以学号后两位为固有频率和以（班级号*1/10、班级号*1/5）为阻尼比，以及以（班级号*1/20）为阻尼比与以（学号后两位、2*学号后两位）为固有频率的振荡环节的SIMULINK仿真模型，并记录单位阶跃响应波形，并分析参数对响应曲线的影响 。 Wn=7

ζ=0.3 0.6 0.15 f=7 14

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