自动控制原理实验报告《线性控制系统时域分析》要点.doc
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实验一 线性控制系统时域分析
设控制系统如图1 所示，已知K＝100，试绘制当H分别取 H＝0.1 ，0.2 0.5， 1, 2， 5， 10 时，系统的阶跃响应曲线。讨论反馈强度对一阶系统性能有何影响？
图1
答:
A、绘制系统曲线程序如下：s=tf(s);
p1=(1/(0.1*s+1));
p2=(1/(0.05*s+1));
p3=(1/(0.02*s+1));
p4=(1/(0.01*s+1));
p5=(1/(0.005*s+1));
p6=(1/(0.002*s+1));
p7=(1/(0.001*s+1));
step(p1);hold on;
step(p2);hold on;
step(p3);hold on;
step(p5);hold on;
step(p6);hold on;
step(p7);hold on;
B、绘制系统阶跃响应图：
结论：值依次为、、、25、响应曲线。曲线默认从第一到第颜色蓝黑，图中随着得增大上时间减小，时间减小，有更高的快速性，设已知＝4，试绘制当阻尼比分别取0.2, 0.4, 0.6, 0.8, 1, 1.5, 2, 5 等值时，系统的单位阶跃响应曲线。求出取值 0.2 ，0.5 ，0.8时的超调量，并求出取值 0.2 ，0.5 ，0.8，1.5，5时的调节时间。讨论阻尼比变化对系统性能的影响。
答：
A、绘制系统曲线程序如下：s=tf(s);
p1=16/(s^2+1.6*s+16);
p2=16/(s^2+3.2*s+16);
p3=16/(s^2+4.8*s+16);
p4=16/(s^2+6.4*s+16);
p5=16/(s^2+8*s+16);
p6=16/(s^2+12*s+16);
p7=16/(s^2+16*s+16);
p8=16/(s^2+40*s+16);
step(p1);hold on;
step(p2);hold on;
step(p3);hold on;
step(p4);hold on;
step(p5);hold on;
step(p6);hold on;
step(p7);hold on;
step(p8);hold on;
B、绘制系统阶跃响应图：
C、取值为0.2、0.5、0.8、1.5、5时的参数值。
% 16.3% 1.52% 0% 0% 调节时间（）：欠阻尼条件下随着阻尼比一个最佳值使得系统欠阻尼时小性最佳，时间和调整时小，系统快速性快。在条件下随着增加超调量较好，但是调整时间增，快速性。：绘制系统曲线程序如下：s=tf(s);
p1=16/(s^2+1.6*s+16)*(1/s);
p2=16/(s^2+3.2*s+16)*(1/s);
p3=16/(s^2+4.8*s+16)*(1/s);
p4=16/(s^2+6.4*s+16)*(1/s);
p5=16/(s^2+8*s+16)*(1/s);
p6=16/(s^2+12*s+16)*(1/s);
p7=16/(s^2+16*s+16)*(1/s);
p8=16/(s^2+40*s+16)*(1/s);
step(p1);hold on;
step(p2);hold on;
step(p3);hold on;
step(p4);hold on;
step(p5);hold on;
step(p6);hold on;
step(p7);hold on;
step(p8);hold on;
B、绘制系统响应图如下：
图2
当控制器传函分别为时，试绘制出输入信号分别为单位阶跃和单位斜坡时系统的响应曲线，并求出对应的稳态误差。
答：绘制系统响应曲线程序如下t=0:0.1:20;
s=tf(s);
p1=1/(s+1);
p2=(1/s)*p1;
p3=((4*s+1)/s^2)*p1;
y1=feedback(p1,1);
y2=feedback(p2,1);
y3=feedback(p3,1);
step(y1,t);hold on;
step(y2,t);hold on;
step(y3,t);hold on;
n1=step(y1,t);
n2=step(y2,t);
n3=step(y3,t);
er1=1-n1(length(t));
er2=1-n2(length(t));
er3=1-n3(length(t))；
B、绘制系统阶跃响应如下图C、系统响应误差如下
er1= 0.500000000000000000；
er2= -2.42939948020826e-05；
er3= 0.000335246741
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