北理工自動控制實驗報告(編輯修改稿)
2024-08-30 01:09 本頁面
【文章內(nèi)容簡介】 （1）延遲時間td：響應(yīng)曲線首次到達穩(wěn)態(tài)值的50%所需的時間。（2）上升時間tr：響應(yīng)曲線從穩(wěn)態(tài)值的10%上升到90%所需要的時間長，對于欠阻尼系統(tǒng)，通常指響應(yīng)曲線首次到達穩(wěn)態(tài)值所需的時間。（3）峰值時間tp：響應(yīng)曲線第一次到達最大值的時間。（4）調(diào)整時間ts：響應(yīng)曲線開始進入并保持在允許的誤差（177。2%或177。5%）范圍內(nèi)所需要的時間。（5）超調(diào)量σ：響應(yīng)曲線的最大值和穩(wěn)態(tài)值之差，通常用百分比表示其中y(t)為響應(yīng)曲線。在MATLAB中求取單位階躍響應(yīng)的函數(shù)為step，其使用方法如下step(sys)在默認的時間范圍內(nèi)繪出系統(tǒng)響應(yīng)的時域波形step(sys,T)繪出系統(tǒng)在0–T范圍內(nèi)響應(yīng)的時域波形step(sys,ts:tp:te)繪出系統(tǒng)ts–te范圍內(nèi)，以tp為時間間隔取樣的響應(yīng)波形。[y,t]=step(…)該調(diào)用格式不繪出響應(yīng)波形，而是返回響應(yīng)的數(shù)值向量及其對應(yīng)的時間向量。系統(tǒng)的暫態(tài)性能指標可以根據(jù)上述定義，在響應(yīng)曲線上用鼠標讀取關(guān)鍵點或通過搜索曲線對應(yīng)的數(shù)值向量中關(guān)鍵點來確定。在MATLAB中提供了線性是不變系統(tǒng)仿真的工具LTViewer，可以方便地觀察系統(tǒng)的響應(yīng)曲線和性能指標。在命令窗口中鍵入litview即可啟動LTIViewer。這里簡要介紹LTIViewer工具。1）【File】菜單Import選項：可以從Workspace或文件中導入系統(tǒng)模型。Export選項：將當前窗口中的對象模型保存到Workspace或文件中。Toolbox preferences選項：屬性設(shè)置功能，可以設(shè)置控制系統(tǒng)中得各種屬性值。Page Setup選項：頁面設(shè)置功能，可以對打印輸出和顯示頁面進行設(shè)置。2）【Edit】菜單Plot Configuration選項：對顯示窗口及顯示內(nèi)容進行配置。Line Style選項：線型設(shè)置功能，可以對輸出響應(yīng)曲線的線型進行設(shè)置。Viewer Preferences選項：對當前窗口的坐標、顏色、字體、響應(yīng)曲線的特性參數(shù)等屬性進行設(shè)置。3）右鍵菜單在運行界面上點擊鼠標右鍵，將會彈出一個彈出式菜單，菜單上個選項的功能分別為：Plot Types：選擇繪制的系統(tǒng)曲線類型，可選的類型有單位階躍響應(yīng)、單位沖擊響應(yīng)、波特圖、奈奎斯特圖、零極點圖等。System：選擇需要仿真的系統(tǒng)。Characteristic：系統(tǒng)的性能指標選項。Grid：顯示和關(guān)閉網(wǎng)格。Normalize：正常顯示模式。FullView：滿界面顯示模式。Properties：性能編輯器選項，可以設(shè)置畫面的標題、坐標標志、坐標范圍、線型、顏色、性能指標等。三、實驗內(nèi)容試用MATLAB繪制系統(tǒng)的單位階躍響應(yīng)曲線。代碼：num1=80。den1=[1 2 0]。G1=tf(num1,den1)。T=feedback(G1,1)。step(T)。實驗結(jié)果：2. 已知二階系統(tǒng)（1）ζ=，ωn=5，試用MATLAB繪制系統(tǒng)單位階躍響應(yīng)曲線，并求取系統(tǒng)的暫態(tài)性能指標。 代碼：Wn=5。E=。num1=Wn^2。den1=[1 2*E*Wn num1]。G=tf(num1,den1)。step(G)。由圖中可以看到：上升時間tr:響應(yīng)曲線上升到90%。峰值時間tp:。調(diào)整時間ts:。超調(diào)量σ：響應(yīng)曲線的最大值和穩(wěn)態(tài)值只差的百分比為σ=9%（2）ωn=1，ζ從0變化到2，求此系統(tǒng)的單位階躍響應(yīng)。代碼：實驗結(jié)果：（3）ζ=5.0，ωn從0變化到1（ωn≠0），求此系統(tǒng)的單位階躍響應(yīng)。代碼：實驗結(jié)果：（4）觀察上述實驗結(jié)果，分析這兩個特征參數(shù)對系統(tǒng)暫態(tài)特性的影響。由上面的兩個圖可以看到，ζ參數(shù)主要影響系統(tǒng)的穩(wěn)定性，超調(diào)量，上升時間。ζ越大，上升時間，峰值時間變長，而超調(diào)量變小。ωn參數(shù)主要
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