【正文】 二階系統(tǒng)時域響應(yīng)特性的實(shí)驗(yàn)研究一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康模?. 學(xué)習(xí)并掌握利用MATLAB編程平臺進(jìn)行控制系統(tǒng)復(fù)數(shù)域和頻率域仿真的方法。2. 通過仿真實(shí)驗(yàn)研究并總結(jié)PID控制規(guī)律及參數(shù)對系統(tǒng)特性影響的規(guī)律。3. 實(shí)驗(yàn)研究并總結(jié)PID控制規(guī)律及參數(shù)對系統(tǒng)根軌跡、頻率特性影響的規(guī)律，并總結(jié)系統(tǒng)特定性能指標(biāo)下根據(jù)根軌跡圖、頻率響應(yīng)圖選擇PID控制規(guī)律和參數(shù)的規(guī)則。實(shí)驗(yàn)任務(wù)：自行選擇被控對象模型及參數(shù)，設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)程序及步驟仿真研究分別采用比例（P）、比例積分（PI）、比例微分（PD）及比例積分微分（PID）控制規(guī)律和控制參數(shù)（Kp、KI、KD）不同變化時控制系統(tǒng)根軌跡、頻率特性和時域階躍響應(yīng)的變化，總結(jié)PID控制規(guī)律及參數(shù)對系統(tǒng)特性、系統(tǒng)根軌跡、系統(tǒng)頻率特性影響的規(guī)律。在此基礎(chǔ)上總結(jié)在一定控制系統(tǒng)性能指標(biāo)要求下，根據(jù)系統(tǒng)根軌跡圖、頻率響應(yīng)圖選擇PID控制規(guī)律和參數(shù)的規(guī)則。實(shí)驗(yàn)要求：1. 分別選擇P、PI、PD、PID控制規(guī)律并給定不同的控制參數(shù)，求取系統(tǒng)根軌跡、頻率特性、時域階躍響應(yīng)。通過繪圖展示不同控制規(guī)律和參數(shù)系統(tǒng)響應(yīng)的影響。按照不同控制規(guī)律、不同參數(shù)將根軌跡圖、頻率響應(yīng)圖和時域響應(yīng)圖繪制同一幅面中。2. 通過根軌跡圖、頻率響應(yīng)圖和時域響應(yīng)圖分別計(jì)算系統(tǒng)性能指標(biāo)并列表進(jìn)行比較，總結(jié)PID控制規(guī)律及參數(shù)對系統(tǒng)特性、系統(tǒng)根軌跡、系統(tǒng)頻率特性影響的規(guī)律。3. 總結(jié)在一定控制系統(tǒng)性能指標(biāo)要求下，根據(jù)系統(tǒng)根軌跡圖、頻率響應(yīng)圖選擇PID控制規(guī)律和參數(shù)的規(guī)則。4. 全部采用MATLAB平臺編程完成。三、涉及實(shí)驗(yàn)的相關(guān)情況介紹（包含實(shí)驗(yàn)軟件、實(shí)驗(yàn)設(shè)備、實(shí)驗(yàn)方案設(shè)計(jì)等情況）：構(gòu)建一個二階系統(tǒng)，比例（P）控制，設(shè)計(jì)參數(shù)Kp使得系統(tǒng)處于過阻尼、臨界阻尼、欠阻尼三種狀態(tài)，并在根軌跡圖上選擇三種阻尼情況的Kp值，同時繪制對應(yīng)的階躍響應(yīng)曲線，確定三種情況下系統(tǒng)性能指標(biāo)隨參數(shù)Kp的變化情況。總結(jié)比例（P）控制的規(guī)律。比例積分（PI）控制，設(shè)計(jì)參數(shù)Kp、KI使得由控制器引入的開環(huán)零點(diǎn)分別處于1）被控對象兩個極點(diǎn)的左側(cè)；2）被控對象兩個極點(diǎn)之間；3）被控對象兩個極點(diǎn)的右側(cè)（不進(jìn)入右半平面）。分別繪制三種情況下的根軌跡圖，在根軌跡圖上確定主導(dǎo)極點(diǎn)及控制器的相應(yīng)參數(shù)；通過繪制對應(yīng)的系統(tǒng)階躍響應(yīng)曲線，確定三種情況下系統(tǒng)性能指標(biāo)隨參數(shù)Kp和KI的變化情況。總結(jié)比例積分（PI）控制的規(guī)律。比例微分（PD）控制，設(shè)計(jì)參數(shù)Kp、KD使得由控制器引入的開環(huán)零點(diǎn)分別處于：1）被控對象兩個極點(diǎn)的左側(cè)；2）被控對象兩個極點(diǎn)之間；3）被控對象兩個極點(diǎn)的右側(cè)（不進(jìn)入右半平面）。分別繪制三種情況下的根軌跡圖，在根軌跡圖上確定主導(dǎo)極點(diǎn)及控制器的相應(yīng)參數(shù)；通過繪制對應(yīng)的系統(tǒng)階躍響應(yīng)曲線，確定三種情況下系統(tǒng)性能指標(biāo)隨參數(shù)Kp和KD的變化情況?？偨Y(jié)比例積分（PD）控制的規(guī)律。比例積分微分（PID）控制，設(shè)計(jì)參數(shù)Kp、KI、KD使得由控制器引入的兩個開環(huán)零點(diǎn)分別處于：實(shí)軸上：固定一個開環(huán)零點(diǎn)在被控對象兩個開環(huán)極點(diǎn)的左側(cè)，使另一個開環(huán)零點(diǎn)在被控對象的兩個極點(diǎn)的左側(cè)、之間、右側(cè)（不進(jìn)入右半平面）移動。分別繪制三種情況下的根軌跡圖，在根軌跡圖上確定主導(dǎo)極點(diǎn)及控制器的相應(yīng)參數(shù)；通過繪制對應(yīng)的系統(tǒng)階躍響應(yīng)曲線，確定三種情況下系統(tǒng)性能指標(biāo)隨參數(shù)Kp、KI和KD的變化情況。 2）復(fù)平面上：分別固定兩個共軛開環(huán)零點(diǎn)的實(shí)部（或虛部），讓虛部（或?qū)嵅浚┨幱谌齻€不同位置，繪制根軌跡圖并觀察其變化；在根軌跡圖上選擇主導(dǎo)極點(diǎn)，確定相應(yīng)的控制器參數(shù)；通過繪制對應(yīng)的系統(tǒng)階躍響應(yīng)曲線，確定六種情況下系統(tǒng)性能指標(biāo)隨參數(shù)Kp、KI和KD的變化情況。綜合以上兩類結(jié)果，總結(jié)比例積分微分（PID）控制的規(guī)律。；四、實(shí)驗(yàn)結(jié)果（含實(shí)驗(yàn)仿真程序、仿真曲線、數(shù)據(jù)記錄表格及實(shí)驗(yàn)規(guī)律分析與總結(jié)等，可附頁）：(一) 研究采用比例控制對系統(tǒng)的影響kp分別取為過阻尼、欠阻尼、臨界阻尼；程序clc。p=[1]q=[1 5 6]figure(1)。rlocus(p,q)kp = rlocfind(p,q)k2=rlocfind(p,q)k3=rlocfind(p,q)gtext(39。過阻尼39。)。gtext(39。欠阻尼39。)。gtext(39。臨界阻尼39。)。title(39。比例控制39。)。figure(2)。sys=tf(conv(p,kp),q)。y=feedback(sys,1)subplot(3,1,1)step(y)。title(39。過阻尼39。)。hold on。figure(3)。subplot(3,1,1)。bode(y)。title(39。過阻尼39。)。hold on。sys2=tf(conv(p,k2),q)。y2=feedback(sys2,1)figure(2)。subplot(3,1,2)step(y2)。title(39。欠阻尼39。)。figure(3)。subplot(3,1,2)。bode(y2)。title(39。欠阻尼39。)。hold on。sys3=tf(conv(p,k3),q)。y3=feedback(sys3,1)figure(2)。subplot(3,1,3)step(y3)。title(39。臨界阻尼39。)。figure(3)。subplot(3,1,3)。bode(y3)。title(39。臨界阻尼39。)。hold on。2