典型系统动态性能和稳定性分析实验报告.docx

典型系统动态性能和稳定性分析实验报告系别:机电工程学院专业:课程名称:自动控制原理实验系别:机电工程学院专业:课程名称:自动控制原理实验系别:机电工程学院专业:课程名称:自动控制原理实验系别:机电工程学院专业:课程名称:自动控制原理实验系别:机电工程学院专业:课程名称:自动控制原理实验典型系统的时域响应和稳定性分析一、实验目的 。。,用Routh判据对三阶系统进行稳定性分析。、实验设备 PC机一台,Matlab,Multisim(或PSpice)。三、实验原理及内容 (1)结构框图:见图2-1 图2-1 (2)对应的模拟电路图图2-2 (3)理论分析系统开环传递函数为:G(S)? 0K1K?;开环增益K?1 0。T0S(T1S?1)S(T1S?1) K1 (4)实验内容先算出临界阻尼、欠阻尼、过阻尼时电阻R的理论值,再将理论值应用于模拟电路中, 观察二阶系统的动态性能及稳定性,应与理论分析基本吻合。在此实验中(图2-2), T0?1s,T1?,K1??K? 2?n5K 系统闭环传递函数为:W(S)?2?22 S?2??nS??nS?5S?5K 其中自然振荡角频率:?n? (1)结构框图 K?T1R ;阻尼比:?? 5R 。? 2?n40 图2-3 (2)模拟电路图图2-4 (3)理论分析系统的开环传函为:G(S)H(S)?(其中K?), S(?1)(?1) 系统的特征方程为:1?G(S)H(S)?0?S?12S?20S?20K?0。(4)实验内容实验前由Routh判断得Routh行列式为: S3120S21220KS1(-5K/3)+200 3 2 S020K0 ?5 ??K?20?0 为了保证系统稳定,第一列各值应为正数,所以有?3 ??20K?0 得:0Ω系统稳定 K=12?R=Ω系统临界稳定K>12?R=0)由此得知,图形是一条单调上升的指数曲线,与理论分析相符。=1/[s^2(4s+1)]可求的一阶系统的单位斜坡响应为c(t)=(t-4)+4e^(-t/4)e(t)=r(t)-c(t)=4-4e^(-t/4)当t=0时,e(t)=0,当趋于无穷时,误差趋于常值4. 3)一阶系统的单位脉冲响应在medit环境下,,利用impulse函数可以得出仿真曲线图。此处注意分析在SIMULINK环境中可否得到该曲线图。理论分析:C=5/(+2)=(5/2)/(+1)可求的g(t)=^(-t/),是一个单调递减的函数。两种环境下得到的曲