自控实验一学习资料 .doc

实验一典型环节及系统的时域特性研究

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1.实验目的

1.1学习用Matlab的Simulink进行建模及仿真的方法。

1.2掌握各种典型环节的时域特性。

2.实验内容

研究典型环节(比例、微分、积分、惯性、振荡)在阶跃输入信号并有白噪声干扰时的响应。

3.实验步骤

3.1建立仿真模型系统

Step3.1.1打开Matlab进入其命令窗口，键入“simulink”命令，即可打开相应的系统模型库，点击创建新模型图标，可打开一新的模型编辑窗口。

Step3.1.2从信号源模块包(Sources)拖出阶跃和白噪声信号发生器；从显示器模块包(Sinks)中拖出示波器(Scope)；从连续系统典型环节模块包(Continuous)和数学运算模块包(MathOperations)中分别拖出1个微分环节、3个传递函数环节、1个比例环节、1个累加器；从信号通路模块包(signalsRouting)拖出1个汇流排(Mux)。

Step3.1.3打开3个传递函数环节通过参数设定分别构成积分、惯性和二阶环节,打开比例环节设定增益为2,打开白噪声信号发生器设定功率为0.0001，采样时间为0.05。

Step3.1.4将各模块连接成如图1所示的仿真模型系统。

3.2仿真实验1

Step3.2.1将比例环节输出接到汇流排(如图1所示)，点击?，启动仿真，打开示波器观察比例环节的阶跃响应及对白噪声是否敏感；画出波形图。

*鼠标左键双击各典型环节可以改变相应参数！！

Step3.2.2将微分环节接到汇流排，重复以上试验；画出波形图。

Step3.2.3将积分环节接到汇流排，重复以上试验；画出波形图。

Step3.2.4将惯性环节接到汇流排，设置不同的时间常数，分别令T=1、T=2

Step3.2.5将振荡环节接到汇流排，分别令ζ=0.7、ζ=1.0、ζ=1.4，重复以上试验；画出波形图。

注：按ωn=1,振荡环节传函为1/(s2+2ζs+1)。

3.3仿真实验2

将阶跃信号发生器改为单位斜坡信号发生器(Ramp),重做仿真实验1各步,并画波形图。

4.实验结果及分析

4.1画出单位阶跃输入信号作用下各环节输出响应曲线

4.1.1比例环节输出响应4.1.2微分环节输出响应

4.1.3积分环节输出响应4.1.4惯性环节(T=1)输出响应

4.1.5惯性环节(T=2)输出响应4.1.6振荡环节输出响应(ζ=0.7)

4.1.7振荡环节输出响应(ζ=1.0)4.1.8振荡环节输出响应(ζ=1.

4.2画出单位斜坡输入信号作用下各环节输出响应曲线

4.2.1比例环节输出响应4.

4.2.3积分环节输出响应4.2.4惯性环节(T

4.2.5惯性环节(T=2)输出响应4.2.6振荡环节输出响应(ζ=

4.2.7振荡环节输出响应(ζ=1.0)4.2.8振荡环节输出响应(

4.3实验结果分析（重点分析比较各环节在阶跃和斜坡两种输入信号作用下，各响应曲线的形状及误差）

5.思考及总结

（1）本实验中的各惯性环节（各T）和各振荡环节（各ζ）对单位阶跃输入信号能进行准确跟踪吗？为什么？

（2）本实验中的各惯性环节（各T）和各振荡环节（各ζ）对单位斜坡输入信号能进行准确跟踪吗？如不能，误差分别是多少（要求计算结果）？