机械控制基础实验报告.doc

文档介绍：《控制工程基础》实验报告
班 级：
学 号：
姓 名：
指导老师：
实验一 控制系统的阶跃响应
实验时间： 学 时： 2
一、实验目的
通过阶跃响应曲线来研究二阶系统的特征参数阻尼比ξ和无阻尼自然振荡频率Wn对系统动态性能的影响。掌握时域的分析方法。
二、实验内容及步骤
已知系统开环传递函数为G(s)=100/(s^2+2*zta*10*s+100)，zta取0，，，，1，。
计算步骤：
由传递函数可知，wn=10;wd=wn*(1-zta2)1/2
当zta=0时，系统为无阻尼系统。x0(t)=1-cos(wn*t)=1-cos(10*t);
当zta=,系统为欠阻尼系统。wd=10*(1-)1/2=5*151/2/2;
x0(t)=1-exp(-zta*wn*t)*cos(wd*t)-zta/(1-zta2)1/2*exp(-zta*wn*t)*sin(wd*t);
x0(t)=1-exp(-*t)*cos(151/2/4*t)-1/151/2*exp(-*t)*sin(151/2/4*t);
zta=,；
（3）当zta=1时，系统为临界阻尼系统。x0(t)=1-（1+wn*t）*e-wn*t=1-(1+10t)*e-10*t;
(4)当zta=，系统为过临界阻尼系统。
x0(t)=1+wn/[2*(zta2-1)1/2]*[exp(-s1*t)/s1-exp(-s2*t)/s2]
其中,s1=wn*[zta+(zta2-1)1/2];s2=wn*[zta-(zta2-1)1/2];
代码：
num=[100];zta=[0];
den=[1 2*zta*10 100];
t=0::;step(num,den,t);hold on;
num=[100];zta=[];
den=[1 2*zta*10 100];
step(num,den,t);num=[100];zta=[];
den=[1 2*zta*10 100];
t=0::;step(num,den,t);hold on;
num=[100];zta=[];
den=[1 2*zta*10 100];
step(num,den,t);num=[100];zta=[1];
den=[1 2*zta*10 100];
t=0::;step(num,den,t);hold on;
num=[100];zta=[];
den=[1 2*zta*10 100];
step(num,den,t);
，wn取10，30，50试利用MATLAB分别画出其2单位的阶跃响应并保存。

计算步骤：
zta=,系统为欠阻尼系统。
wn=10时；wd=10*(1-)1/2=151/2/4;
x0(t)=1-exp(-zta*wn*t)*cos(wd*t)-zta/(1-zta2)1/2*exp(-zta*wn*t)*sin(wd*t);
x0(t)=1-exp(-*t)*cos(151/2/4*t)-1/151/2*exp(-*t)*sin(151/2/4*t);
wn=30,50时按同样方法计算；
代码：
zta=[];wn=[10];[NUM,DEN]=ord2(wn,zta);
step(NUM*wn*wn,DEN);hold on;
zta=[];wn=[30];[NUM,DEN]=ord2(wn,zta);
step(NUM*wn*wn,DEN);hold on;
zta=[];wn=[50];[NUM,DEN]=ord2(wn,zta);
step(NUM*wn*wn,DEN);
比较上面的结果。
增大阻尼比zta，可以减弱系统的振荡性能，即降低超调量，但增大上升时间、峰值时间