二階系統(tǒng)地動態(tài)特性與穩(wěn)定性分析報告

標(biāo)準(zhǔn)文案標(biāo)準(zhǔn)文案大全大全自動掌握原理試驗報告試驗名稱：二階系統(tǒng)的動態(tài)特性與穩(wěn)定性分析班 級：姓 名：學(xué) 號：一、試驗?zāi)康?、把握二階系統(tǒng)的電路模擬方法及其動態(tài)性能指標(biāo)的測試技術(shù)過阻尼、臨界阻尼、欠阻尼狀態(tài)2〔〕對系統(tǒng)動態(tài)性能的影響；n3、分析系統(tǒng)參數(shù)變化對系統(tǒng)穩(wěn)定性的影響，加深理解“線性系統(tǒng)穩(wěn)定性至于其構(gòu)造和參數(shù)有關(guān)，與外作用無關(guān)”的性質(zhì)；45Matlab仿真和simulink二、試驗內(nèi)容1、構(gòu)成各二階掌握系統(tǒng)模擬電路，計算傳遞函數(shù)，明確各參數(shù)物理意義。2Matlabsimulink3%、峰值時間tp以及調(diào)整時間ts，爭論其參數(shù)變化對典型二階系統(tǒng)動態(tài)性能和穩(wěn)定性的影響；4%、峰值時間tp以及調(diào)整時間ts，爭論其參數(shù)變化對典型三階系統(tǒng)動態(tài)性能和穩(wěn)定性的影響；5三、試驗步驟1將二階系統(tǒng)：2ns)n

ns

2nU(s)

RRRG(s) 0 2 3 6 136U(s)136i

R(RRR

RR2

RCsR5 1

RRCC4 5 1

s2)3RRRCC 23n R2 4 5 112n

s 23RRRCCRC3

ss

n n2 4 5 1 2 6 22對二階系統(tǒng)性能的影響將二階系統(tǒng)固有頻率

12.5保持不變，測試阻尼系數(shù)不同時系統(tǒng)的特性，搭建模擬電n路，轉(zhuǎn)變電阻R6的值R6=50K=0.8R6=100K=0.4R6=200K=0.2用Matlab%、峰值時間tp時間ts。當(dāng) 12.5，0.8時：nclearg=tf(12.5^2,[125*0.812.5^2]),step(g)Transferfunction:156.3s^2+200s+156.3System:gTimeSystem:gTime(sec):0.333Amplitude:1System:gTime(sec):0.409Amplitude:1.02System:gTime(sec):0.271Amplitude:0.95System:g(sec):0.12Amplitude:0.51.41.21d 0.8ppAm 0.6A0.40.200 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7Time(sec)超調(diào)量：%=2%；峰值時間：tp=0.409s調(diào)整時間：ts=0.271s當(dāng)0.4時g=tf(12.5^2,[125*0.412.5^2]),step(g)Transferfunction:156.3s^2+10s+156.31.4Sy1.4Syt.m:gTime(sec):0.174Amplitude:11System:gTime(sec):0.254Amplitude:1.25System:gTime(sec):0.608Amplitude:0.95d0.8pmA0.6System:gTime(sec):0.0988Amplitude:0.50.40.200 0.2 0.4 0.6Time(sec)

0.8 1 1.2超調(diào)量：%=25%；峰值時間：tp=0.254s調(diào)整時間：ts=0.608s當(dāng)0.2時g=tf(12.5^2,[125*0.212.5^2]),step(g)Transferfunction:156.3s^2+5s+156.3StepStepResponse1.61.4System:gTime(sec):0.245Amplitude:1.52SystemTime(sec):0.144Amplitude:0.9941:g1.2System:g1.1Amplitude:0.95tilp 0.8mA0.6System:gTime(sec):0.0904Amplitude:0.50.40.200 0.5

1.5 2 2.5超調(diào)量：%=52%；峰值時間：tp=0.245s調(diào)整時間：ts=1.1s在自控原理試驗箱中搭建對應(yīng)的二階系統(tǒng)的模擬電路，輸入階躍信號，觀測不同特征參量下輸出階躍響應(yīng)曲線，并記錄消滅超調(diào)量超調(diào)量：%=52%、峰值時間tpts3、爭論特征參量對二階系統(tǒng)性能的影響n將二階系統(tǒng)特征參量=0.4n理論計算結(jié)果如下：R5=256K、R6=200K=6.25nR5=64K、R6=100K=12.5nR5=16K、R6=50K=25n用Matlab%、峰值時間tp時間ts。當(dāng) 6.25時ng=tf(6.25^2,[112.5*0.46.25^2]),step(g)Transferfunction:39.06s^2+5s+39.06StepStepResponse1.4Syst.2:gTime(sec):0.347Amplitude:11System:gTime(sec):0.509Amplitude:1.25System:gTime(sec):1.22Amplitude:0.95d0.8pmA0.6System:gTime(sec):0.198Amplitude:0.50.40.200 0.5

Time(sec)

1.5 2 2.5超調(diào)量：%=25%；峰值時間：tp=0.509s調(diào)整時間：ts=1.22s當(dāng) 12.5時，ng=tf(12.5^2,[125*0.412.5^2]),step(g)Transferfunction:156.3s^2+10s+156.31.4Sy1.4Syt.m:gTime(sec):0.174Amplitude:11System:gTime(sec):0.254Amplitude:1.25System:gTime(sec):0.608Amplitude:0.95d0.8pmA0.6System:gTime(sec):0.0988Amplitude:0.50.40.200 0.2 0.4 0.6Time(sec)

0.8 1 1.2超調(diào)量：%=25%；峰值時間：tp=0.254s調(diào)整時間：ts=0.608s 25ng=tf(25^2,[150*0.425^2]),step(g)Transferfunction:625s^2+20s+6251.4Syst1.4Syst.:gTime(sec):0.0864Amplitude:0.9971System:gTime(sec):0.128Amplitude:1.25System:gTime(sec):0.304Amplitude:0.95d0.8pmA0.6System:gTime(sec):0.0494Amplitude:0.50.40.200 0.1 0.2 0.3(sec)

0.4 0.5 0.6超調(diào)量：%=25%；峰值時間：tp=0.128s調(diào)整時間：ts=0.304s在自控原理試驗箱中搭建對應(yīng)的二階系統(tǒng)的模擬電路，輸入階躍信號，觀測不同特征參量n下輸出階躍響應(yīng)曲線，并記錄超調(diào)量%、峰值時間tpts4、爭論典型三階系統(tǒng)的響應(yīng)曲線與穩(wěn)定性R7=10K，開環(huán)增益K=50，三階系統(tǒng)不穩(wěn)定R7=125/3K，開環(huán)增益K=12，三階系統(tǒng)臨界穩(wěn)定R7=100K，開環(huán)增益K=5，三階系統(tǒng)穩(wěn)定〔1〕用Matlab軟件仿真實現(xiàn)三階系統(tǒng)階躍響應(yīng)，驗證其穩(wěn)定性R7=10K，開環(huán)增益K=50g=tf(50,[0.050.6150])step(g)Transferfunction:500.05s^3+0.6s^2+s+50x10632.521.5

StepResponseppmA

10.50-0.5-1-1.50 1 2 3 4 5Time(sec)

6 7 8 9 10R7=125/3K，開環(huán)增益K=12g=tf(12,[0.050.6112]),step(g)Transferfunction:120.05s^3+0.6s^2+s+12ppmA

21.81.61.41.210.80.60.4

StepResponseSystem:System:gTime(sec):0.777Amplitude:1.94System:gTime(sec):0.432Amplitude:1System:gTime(sec):0.306Amplitude:0.500 5

Time(sec)

15 20 25R7=100K，開環(huán)增益K=5g=tf(5,[0.050.615]),step(g)Transferfunction:50.05s^3+0.6s^2+s+5階躍響應(yīng)曲線：A

1.61.41.21m0.8m0.60.40.2

StepResponseSystemSystem:gTime(sec):1.15Amplitude:1.57System:gTime(sec):0.678Amplitude:1System:gTime(sec):5.61Amplitude:1.05System:gTime(sec):0.454Amplitude:0.50 2 4 6

8 10 12(2)創(chuàng)立simulink階躍信號輸入下：R7=10K，開環(huán)增益K=50仿真系統(tǒng)框圖：階躍響應(yīng)曲線：R7=125/3KR7=125/3K，開環(huán)增益K=12系統(tǒng)仿真框圖：標(biāo)準(zhǔn)文案標(biāo)準(zhǔn)文案階躍響應(yīng)曲線：R7=100KR7=100K，開環(huán)增益K=5系統(tǒng)仿真框圖：大全標(biāo)準(zhǔn)文案標(biāo)準(zhǔn)文案大全大全階躍響應(yīng)曲線：斜坡信號輸入下：斜坡信號輸入下：R7=10K，開環(huán)增益K=50系統(tǒng)仿真框圖：響應(yīng)曲線：R7=125/3K系統(tǒng)仿真框圖：信號響應(yīng)曲線：R7=100K系統(tǒng)仿真框圖：信號響應(yīng)曲線：〔3〔3錄，求出穩(wěn)定時消滅的超調(diào)量%、峰值時間tpts四、試驗結(jié)果1、爭論系統(tǒng)特征參量〔〕變化時對系統(tǒng)動態(tài)性能的影響n在肯定的條件下，隨著減小，超調(diào)量%增大；峰值時間tptsn增加，震蕩增加在肯定的條件下，隨著增加，超調(diào)量%不變；峰值時間tptsn減小2、依據(jù)二階系統(tǒng)電路圖中的參數(shù)利用軟件計算下表的理論值，并與實測值比較超調(diào)量峰值時間調(diào)整時間二階系統(tǒng)%tpts特征參量實測階躍響應(yīng)曲線理實理實理實值論測論測論測值值值值值值= 2.52%

0.40.40.2 0.270.8

% 09s 1s 71s s= 0.20.30.6 0.6512.5

0.4

25%24%

54s 2s 08s s=52%44%

0.20.31.1

1.080.2

45s 3s s s超調(diào)量超調(diào)量峰值時間tp調(diào)整時間ts%二階系統(tǒng)特實測階躍響應(yīng)曲線理征參量值 實測實測理論論 理論值 理論值值 值 值值n=25%30%0.509s0.54s 1.22s 1.22s6.25=0.4n=25%21.5%0.254s0.35s0.608s0.54s12.5參三階超調(diào)峰值參三階超調(diào)峰值數(shù) 調(diào)整時系統(tǒng) 仿真階躍響應(yīng)曲線 量 時間值 間ts狀態(tài) % tpK3x106StepResponse2.52不穩(wěn)1.5定狀501m態(tài)A0.50-0.5-1-1.5012345Time(sec)678910n=25%22.5%0.128s0.15s0.304s0.24s25臨界穩(wěn)定 12狀態(tài)

ppmA

21.81.61.41.210.80.60.4

System:gTime(sec):0.777Amplitude:1.94System:gTime(sec):0.432Amplitude:1System:gTime(sec):0.306Amplitude:0.5

StepResponse

100% 0.777s0.200 5

Time(sec)

15 20 25穩(wěn)定5 pp狀態(tài) A

1.61.41.210.80.60.40.2

System:gTime(sec):1.15Amplitude:1.57System:gTime(sec):0.678Amplitude:1System:gTime(sec):