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《自动控制技术及应用》实验指导书系别：自动控制系班级：过控121学号：121416124姓名：皮文杰实验模块二典型环节及其阶跃响应一、实验目的1. 学习构成典型环节的模拟电路，了解电路参数对环节特性的影响。2. 学习典型环节阶跃响应的测量方法，并学会由阶跃响应曲线计算典型环节的传递函数。3. 学习用MATLAB仿真软件对实验内容中的电路进行仿真。二、实验设备和仪器1．计算机；2. MATLAB软件三、实验内容及分析结论1．分别画出比例、惯性、积分、微分、比例＋微分和比例＋积分的模拟电路图。2．按下列各典型环节的传递函数，调节相应的模拟电路的参数，观察并记录其单位阶跃响应波形。①比例环节 G1(S)=1和G2(S)=2②惯性环节 G1(S)=1/(S+1)和G2(S)=1/(0.5S+1)③积分环节 G1(S)=(1/S)和G2(S)=(1/（0.5S）④微分环节 G1(S)=0.5S和G2(S)=2S⑤比例微分环节 G1(S)=(2+S)和G2(S)=(1+2S)⑥比例积分环节（PI）G1（S）=(1+1/S)和G2（S）=2（1+1/2S）四、实验结果分析及结论比例环节 G1(S)=1和G2(S)=2（二选一）比例环节仿真结构图 仿真响应结果比例环节特点：时间响应快，一旦有输入信号，输出立即响应惯性环节 G1(S)=1/(S+1)和G2(S)=1/(0.5S+1) （二选一） 绘制：仿真结构图、单位阶跃响应波形图(需要注明必要的特殊点)惯性环节仿真结构图 仿真响应结果惯性环节特点：输出波形在开始时以指数曲线上升，上升速度与时间常熟有关。积分环节G1(S)=(1/S)和G2(S)=(1/（0.5S）)绘制：仿真结构图、单位阶跃响应波形图(需要注明必要的特殊点)积分环节G1(S)=(1/S)仿真结构图 仿真响应结果积分环节G2(S)=(1/（0.5S）)仿真结构图 仿真响应结果积分环节特点：输出量随时间的积累，积分作用随着时间逐渐增强，其反映速度较比例环节迟缓。微分环节G1(S)=0.5S和G2(S)=2S绘制：仿真结构图、单位阶跃响应波形图(需要注明必要的特殊点)微分环节G1(S)=0.5S仿真结构图仿真响应结果微分环节G2(S)=2S仿真结构图仿真响应结果微分环节特点：微分环节的输出反映了输入信号的变化速度，即微分环节能预示输入信号的变化趋势，但是若输入为一定值，则输出为零。比例微分环节G1(S)=(2+S)和G2(S)=(1+2S)绘制：仿真结构图、单位阶跃响应波形图(需要注明必要的特殊点)比例微分环节G1(S)=(2+S)仿真响应结果比例微分环节 G2(S)=(1+2S)仿真响应结果比例微分环节特点：系统较单独的比例环节作用稳定，在输入为常值时也有响应的输出，避免了单独微分环节作用时的“零输出”。输出稳定时的幅值与比例环节的比例系数成正比。比例积分环节G1（S）=(1+1/S)和G2（S）=2（1+1/2S）绘制：仿真结构图、单位阶跃响应波形图(需要注明必要的特殊点)比例积分环节G1（S）=(1+1/S)仿真响应结果比例积分环节 G2（S）=2（1+1/2S）仿真响应结果比例积分环节特点：系统的响应速度变快了，其输出与积分时间常数有关。五、写出实验的心得与体会本次实验我们熟悉了MATLAB桌面和命令窗口，初步了解SIMULINK功能模块的使用方法。MATLAB中SIMULINK是一个用来对动态系统进行建模、仿真和分析的软件包，利用SIMULINK功能模块可以快速的建立控制系统的模型，进行仿真和调试。?在实验中，我们通过SIMULINK功能模块建立控制系统各个典型环节的模型，进行仿真和调试，得到了各个典型环节在单位阶跃信号作用下的响应波形，通过观察各个典型环节在单位阶跃信号作用下的动态特性，我们定性的了解各参数变化对典型环节动态特性的影响，同时也加深了我们对各典型环节响应曲线的理解。实验模块三二阶系统阶跃响应一、实验目的1. 研究二阶系统的特征参数，阻尼比ζ和无阻尼自然频率ωn对系统动态性能的影响，定量分析ζ和ωn与最大超调量σ%和调节时间ts之间的关系。 2. 进一步学习实验系统的使用 3. 学会根据系统的阶跃响应曲线确定传递函数4. 学习用MATLAB仿真软件对实验内容中的电路进行仿真。二、实验设备和仪器1．计算机；2. MATLAB软件三、实验内容及分析结论1.分析二阶系统参数ωn，ζ对系统性能的影响建立二阶系统的仿真结构图，如图3-2所示（以ζ＝1，ωn=10为例）。图3-2二阶闭环系统MATLAB仿真结构框图在单位阶跃信号下，分别改变ωn，ζ的值，得到系统的性能指标，把不同条件下测量的结果列表，根据结果比较分析，得出ωn，ζ对系统动态性能（包含平稳性、