自控原理实验报告 修改.docVIP

实验报告 课程 自动控制原理实验报告 专业 学号 指导教师 姓名 实验名称 实验一 典型环节的MATLAB仿真 实验日期 2011.12.16 第 1 次实验 一、实验目的 1．熟悉MATLAB桌面和命令窗口，初步了解SIMULINK功能模块的使用方法。 2．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。 3．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 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 比例环节和； ② 惯性环节和 ③ 积分环节 ④ 微分环节 ⑤ 比例+微分环节（PD）和 ⑥ 比例+积分环节（PI）和 实验结果及分析 实验过程 ① 比例环节 相应的SIMULINK仿真模型及其单位阶跃响应波形如图所示。 相应的SIMULINK仿真模型及其单位阶跃响应波形如图所示。 分析知： 1、比例环节是一条平行于实轴的直线。 2、比例系数越大，越远离实轴。 ② 惯性环节 相应的SIMULINK仿真模型及其单位阶跃响应波形如图所示。 相应的SIMULINK仿真模型及其单位阶跃响应波形如图所示。 分析知： 惯性环节s因子系数越小，系统越快速趋于稳定。 ③ 积分环节 相应的SIMULINK仿真模型及其单位阶跃响应波形如图所示。 ④ 微分环节 相应的SIMULINK仿真模型及其单位阶跃响应波形如图所示。 分析知： 积分环节先趋于稳定，后开始开始不稳定。 微分环节开始稳定中间突变而后又趋于稳定。 ⑤ 比例+微分环节（PD） 相应的SIMULINK仿真模型及其单位阶跃响应波形如图所示。 相应的SIMULINK仿真模型及其单位阶跃响应波形如图所示。 分析知： 比例+微分环节中，s因子系数决定从稳定到中间突变又趋于稳定时间的大小，而比例系数决定稳定程度的大小，比值越大越远离实轴。 ⑥ 比例+积分环节（PI） 相应的SIMULINK仿真模型及其单位阶跃响应波形如图所示。 相应的SIMULINK仿真模型及其单位阶跃响应波形如图所示。 分析知： 比例+积分环节中，s因子的系数决定稳定的程度，s因子系数越大发散越快。 实验心得与体会 熟悉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。 通过观察典型环节在单位阶跃信号作用下的动态特性，加深了对各典型环节响应曲线的理解。 3．定性了解了各参数变化对典型环节动态特性的影响。 实验名称 实验二线性系统时域响应分析 实验日期 2011.12.23 第 2 次实验 实验目的 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对二阶系统性能的影响。 3．熟练掌握系统的稳定性的判断方法。 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 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 1）分别绘出，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。 2）绘制出当=0.25, 分别取1,2,4,6时单位阶跃响应曲线，分析参数对系统的影响。 3．系统的特征方程式为，试用三种判稳方式判别该系统的稳定性。 4．单位负反馈系统的开环模型为 试用劳斯稳定判据判断系统的稳定性，并求出使得闭环系统稳定的K值范围。 实验结果及分析 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 可以用3种方法绘制出系统的阶跃响应曲线.绘制如下。 1向MATLAB输入 下列给出阶跃响应命令， 可以得到阶跃响应曲线如图所示。 num=[1 3 7]; den=[1 4 6 4 1]; step(num,den) grid xlab