控制工程实验报告

控制工程基础实验报告

实验一 控制系统时间响应分析 实验二 控制频率特性实验 实验三 控制系统稳定性分析 实验四 控制系统校正实验

系 别

专 业

班级/学号

学生姓名

实验日期

成 绩

指导教师

- 1 -

实验一、控制系统时间响应分析

1. 实验目的

1）学习并掌握Matlab控制系统时间响应分析的简单使用方法； 2）掌握控制系统时间相应的分析方法； 3）掌握控制系统时间响应的性能指标。 2. 实验仪器系统

安装有matlab软件的计算机实验系统。 3. 实验内容

一阶系统和二阶系统在单位脉冲、单位阶跃和单位斜坡作用下的响应分析。

1）一阶系统形式

4

As?102）二阶系统形式

9

As2?11s?20

4. 实验步骤

1) 打开matlab 2) 建立***.m文件 3) 编制程序

（主要指令：tf、step、impulse，注释用“%”开头） 4) 运行所编制程序

5) 运行结果记录（存储） 6) 存储所编制程序

5. 实验结果分析和实验报告（即分析系统响应快速性、振荡性与系统参数的关系）

1) 一阶系统单位脉冲输入 A T 1 0.1 3 0.3 1.17 0.901 5 0.5 1.96 1.5 7 0.7 2.73 2.1 9 0.9 3.53 2.7 ts(2%) 0.391 ts(5%) 0.3

- 2 -

Impulse Response0.450.40.350.3Amplitude0.250.20.150.10.05000.511.522.5Time (sec)33.544.55

程序：

clear all close all G=tf(4,[A,10]); figure(1) impulse(G); hold on;

实验结果分析：（总结系统性能如何随时间常数变化）

时间常数越大，响应时间越长，系统性能越差；反之则响应时间越短，系统性能越好。

2) 一阶系统单位阶跃输入 A T 1 0.1 3 0.3 1.17 0.899 5 0.5 1.96 1.5 7 0.7 2.74 2.1 9 0.9 3.51 2.7 ts(2%) 0.393 ts(5%) 0.3 - 3 -

Step Response0.40.350.30.25Amplitude0.20.150.10.05000.511.522.5Time (sec)33.544.55

程序：

clear all close all G=tf(4,[A,10]); figure(1) step(G); hold on;

实验结果分析：（总结系统性能如何随时间常数变化）

时间常数越大，响应时间越长，系统性能越差；反之则响应时间越短，系统性能越好。

3) 二阶系统单位脉冲输入 A T ξ ωn 1 3 5 0.55 2 3.51 3.24 7 9 0.2336 0.3873 0.5 1.2298 0.71 4.4721 2.582 2.74 1.97 0.5916 0.6708 0.4648 0.4099 1.6903 1.4907 5.64 3.84 - 4 - ts(2%) 2.04 ts(5%) 1.65 6.48 5.88

Impulse Response0.40.350.30.250.2Amplitude0.150.10.050-0.05-0.1012345Time (sec)678910

程序：

clear all close all

G=tf(9,[A,11,20]); figure(1) impulse(G); hold on;

实验结果分析：

时间常数越大，震荡幅度越小，达到稳态的时间越长，系统性能越差；反之则震荡幅度越小，达到稳态时间越短，系统性能越好。

4) 二阶系统单位阶跃输入 A T ξ ωn tr 1 3 1.091 5 1.12 7 1.21 - 5 - 9 1.30

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