二阶系统时域响应特性的实验研究.doc

2011-2012学年第1学期院别:课程名称:自动控制原理实验名称:二阶系统时域响应特性的实验研究实验教室:指导教师:小组成员（姓名，学号，实验权重）:实验日期：评分：一、实验目的1、学习并掌握利用MATLAB编程平台进行控制系统时域仿真的方法。2、通过仿真实验研究并总结二阶系统参数（,）对时域响应特性影响的规律。3、通过仿真实验研究并总结二阶系统附加一个极点和一个零点对时域响应特性影响的规律。二、实验任务及要求（一）实验任务1、自行选择二阶系统模型及参数，设计实验程序及步骤，仿真研究二阶系统参数（,）对系统时域响应特性的影响；根据实验结果，总结影响的规律。2、研究二阶系统分别附加一个极点、一个零点后对系统时域响应特性的影响；根据实验结果，总结影响的规律。（二）实验要求1、分别选择不少于四个和（代表四种阻尼状态）取值，仿真二阶系统的阶跃（或脉冲）响应。通过仿真图展示参数，对时域响应的影响。不同和变化分别仿真于两幅图中。通过图解法获得两图中的时域响应指标，并进行比较，总结出二阶系统参数变化对时域系统响应特性影响的规律。2、分别选择不少于三个取值的附加零点、极点，仿真二阶系统的阶跃（或脉冲）响应，将响应曲线分别仿真于两幅图中，并与无零、极点响应比较。通过图解法获得两图中的时域指标，并进行比较，总结出二阶系统附加零点、极点对时域系统响应特性影响的规律。3、以上仿真及图形绘制全部采用MATLAB平台编程完成。三、实验方案设计（含实验步骤设计、实验参数选择、仿真程序等）1.分别选择不少于四个和（代表四种阻尼状态）取值，仿真二阶系统的阶跃（或脉冲）响应。设二阶系统为：则系统的传递函数为：仿真观察对时域响应的影响：实验参数选择：自然频率wn=2，阻尼比ζ＝-1，0,0.2,1,2仿真程序如下：wn=2;zeta=[-0.1,0,0.2,0.7,1,2];t=0:0.1:9;holdonfori=1:length(zeta)sys=tf(wn^2,[1,2*zeta(i)*wn,wn^2]);step(sys,t)endholdoffgridongtext('ζ=-0.1');gtext('ζ=0');gtext('ζ=0.2');gtext('ζ=0.7');gtext('ζ=1.0');gtext('ζ=2.0')（2）仿真观察对时域响应的影响：实验参数选择：阻尼比ζ＝0.5，自然频率wn=0.1,0.3,0.6,1.0,1.6仿真程序：wn=[0.1,0.3,0.6,1.0,1.6];zeta=0.5;t=0:0.1:13;holdonfori=1:length(wn)sys=tf(wn(i)^2,[1,2*zeta*wn(i),wn(i)^2]);step(sys,t)endholdoffgridongtext('wn=0.1');gtext('wn=0.3');gtext('wn=0.6');gtext('wn=1.0');gtext('wn=1.6')2.分别选择不少于三个取值的附加零点、极点，仿真二阶系统的阶跃（或脉冲）响应。（1）附加极点，设系统传递函数为参数设置：自然频率wn=2，阻尼比ζ=0.5，附加极点：P=-10，-2，-0.25仿真程序为：zeta=0.5;wn=[2];r=[0.1,0.5,4];t=0:0.1:6;holdonfori=1:length(r)sys1=tf(wn^2,[1,2*zeta*wn,wn^2]);sys2=tf([1],[r(i)1]);sys=sys1*sys2;subplot(2,2,i);step(sys,t)endholdoffsubplot(2,2,4);step(sys1);gtext('原始系统');gridongtext('pole=-10');gtext('pole=-2');gtext('pole=-0.25');holdon（2）自然频率wn=2，阻尼比ζ=0.5，附加零点：Z=（2）附加零点，设系统传递函数为参数设置：自然频率wn=2，阻尼比ζ=0.5，附加零点：Z=-10，-2，-0.25仿真程序：zeta=0.5;wn=[2];r=[0.1,0.5,4];t=0:0.1:6;holdonfori=1:length(r)sys1=tf(wn^2/r(i),[1,2*zeta*wn,wn^2]);sys2=tf([1r(i)],[1]);sys=sys1*sys2;subplot(2,2,i);step(sys,t)endholdoffgridongtext('zero=-10');gtext('zero=-2');gtext('zero=-0.25');holdonsubplot(2,2,4);step(sys1);gtext('原始系统');四、实验结果（含仿