实验三——二阶系统的时域响应及性能分析

实验三二阶系统的动态响应分析实验指导书一、实验目的1．学习和掌握二阶系统动态性能指标的测试方法。2．研究典型二阶系统参数对系统动态性能和稳定性的影响。二、实验内容1．根据二阶系统的工作原理框图(动态结构方框图)建立matlab/simulink仿真模型；2．观测二阶系统的阶跃响应，测出其超调量和调节时间，并研究其参数变化对动态性能和稳定性的影响。三、实验步骤1．建立由一个积分环节和一个惯性环节组成的二阶闭环系统的模型；2．观测该二阶系统模拟电路的阶跃特性，并测出其超调量和调节时间；3．改变该二阶系统模拟电路的参数，观测参数对系统动态性能的影响。4．分析实验结果，完成实验报告。四、附录1．典型二阶系统典型二阶系统的动态结构方框图如图3.1所示：其开环传递函数为1()(1)KGSSTS，10KKTE(s)R(s)图3.1T0s1Ts+1KC(s)+200k200kr(t)-++200k1uC200kR0-+++C100kR1-Rx1uR+-+Rc(t)图3.2其闭环传递函数为111121111111212221111111111()1(1)1121122oooooonnnonoonKTsTsKKsKTsTsKTTsTsKTsTsKTTwKswswssTTTKwTTTKTwT——自然角频率——阻尼比，其中110nKTT，01112TKT取二阶系统的模拟电路如图3.2所示：（1）比例环节1200()2100GS（2）比例积分环节121111()200ooCSGSRRCSs（3）比例惯性环节22312111()(1)100(1)xxxxxxRCsRRRCsGsRRCsRRs（4）比例环节4()1RGSR前向通道传递函数：123442()()()()()12200100(1)11010000(1)xxxxxGsGsGsGsGsRsRsRssRssR系统的传递函数：4242424110()()11()1011010xxxssRGSsGSssRssR421010nw211502210nxxwRR当=1，系统为临界阻尼；当1,系统为过阻尼；当01,系统为欠阻尼；当=0，系统为无阻尼改变元件参数Rx大小，研究不同参数特征下的时域响应。画出分别对应二阶系统在过阻尼，临界阻尼，欠阻尼三种情况下的阶跃响应曲线。