2二階系統(tǒng)階躍響應

1、實驗二二階系統(tǒng)階躍響應一.實驗目的1. 研究二階系統(tǒng)的特征參數(shù)，阻尼比z和無阻尼自然頻率分析z和W與最大超調(diào)量oP和調(diào)節(jié)時間t之間的關系。ns2. 進一步學習實驗系統(tǒng)的使用3. 學會根據(jù)系統(tǒng)的階躍響應曲線確定傳遞函數(shù)4. 學習用MATLAB仿真軟件對實驗內(nèi)容中的電路進行仿真。二.實驗原理W對系統(tǒng)動態(tài)性能的影響，定量n典型二階閉環(huán)系統(tǒng)的單位階躍響應分為四種情況：1）欠阻尼二階系統(tǒng)如圖1所示，由穩(wěn)態(tài)和瞬態(tài)兩部分組成：穩(wěn)態(tài)部分等于1，瞬態(tài)部分是振蕩衰減的過程，振角頻率為阻尼振蕩角頻率，其值由阻尼比z和自然振蕩角頻率h(t)調(diào)節(jié)時間t位階躍響應C（t）進人4十5%（昶也取±“$2%）誤差帶，

2、并且誤差帶5的最小時間。超調(diào)量o%；單位階躍響應中最大超出量與穩(wěn)態(tài)值之比。峰值時間t單位階躍響應C（t）超過穩(wěn)態(tài)值達到第一個峰值所需要的時間。P：結構參數(shù)§:直接影響單位階躍響應性能。（2）平穩(wěn)性：阻尼比§越小，平穩(wěn)性越差（3）快速性：§過小時因振蕩強烈，衰減緩慢，調(diào)節(jié)時間調(diào)節(jié)時間t也長，快速性差。S§D0.7調(diào)節(jié)時間最短，快速性最好。t$長，§過大時，系統(tǒng)響應遲鈍，§D0.7時超調(diào)量O%<5D,6平穩(wěn)性也好，故稱§D0.7為最佳阻尼比。2）臨界阻尼二階系統(tǒng)（即§D1）系統(tǒng)有兩個相同的負實根，臨界阻尼二階系統(tǒng)

3、單位階躍響應是無超調(diào)的，無振蕩單調(diào)上升的，不存在穩(wěn)態(tài)誤差。3）無阻尼二階系統(tǒng)（§D0時）此時系統(tǒng)有兩個純虛根。4）過阻尼二階系統(tǒng)（§1）時此時系統(tǒng)有兩個不相等的負實根，過阻尼二階系統(tǒng)的單位階躍響應無振蕩無超調(diào)無穩(wěn)態(tài)誤差，上升速度由小加大有一拐點。三. 實驗內(nèi)容1.啟動MATLAB7.0,進入Simulink后新建文檔，在文檔里繪制二階系統(tǒng)的結構框圖。雙擊各傳遞函數(shù)模塊，在出現(xiàn)的對話框內(nèi)設置相應的參數(shù)。點擊工具欄的卜按鈕或simulation#的值，得到系統(tǒng)的階躍響應，再進行比較分析wn，§對系統(tǒng)動態(tài)性能的影響，階躍輸入信號幅度為1，起始時間為2所示（以ZD1，wn=10為例）0。二階閉環(huán)系統(tǒng)結構框圖如圖圖2二階閉環(huán)系統(tǒng)MATLAB仿真結構框圖w，§n菜單下的start命令進行仿真。雙擊示波器模塊觀察仿真結果。仿真時，可以分別改變#仿真教2材.中二階系統(tǒng)的相關例題#四. 預習思考題(1) 阻尼比和無阻尼、自然頻率對系統(tǒng)動態(tài)性能有什么影響？(2) 阻尼比和自然頻率與最大超調(diào)量O%和調(diào)節(jié)時間ts之間有什么關系？(3) 如果階躍輸入信號的幅值過大，會在實驗中產(chǎn)生什么后果？(4) 在電子模擬系統(tǒng)中，如何實現(xiàn)負反饋和單位負反饋？五. 實驗總結報告7#(1)畫出二階系統(tǒng)的模擬電路圖，并求出參數(shù)E、o%的表達式。(2)把不同引件下測量的o%和t值列表