自控实验二
自控实验报告二 控制系统的暂态特性分析
运行结果为：
T =
80
--------------
s^2 + 2 s + 80
绘制系统的单位阶跃响应曲线：
>> step(T)
>>grid on
系统的单位阶跃响应曲线如下：
2.已知二阶系统
（1）ζ=0.6， =5，试用MATLAB绘制系统单位阶跃响应曲线，并求取系统的暂
[y,t] = step(…)该调用格式不绘出响应波形，而是返回响应的数值向量及其对应的时间向量。
系统的暂态性能指标可以根据上述定义，在响应曲线上用鼠标读取关键点或通过搜索曲线对应的数值向量中关键点来确定。
2. LTI Viewer工具
在MATLAB中提供了线性时不变系统仿真的工具LTI Viewer，可以方便地观察系统的响应曲线和性能指标。在命令窗口中键入litview即可启动LTI Viewer。这里简要介绍LTIViewer工具的使用方法。
三、实验内容
1.已知单位负反馈系统前向通道的传递函数为
试用MATLAB绘制系统的单位阶跃响应曲线。
实验过程与实验结果：
首先建立系统的传递函数模型：
num=80;
den=[1 2 0];
G=tf(num,den)
运行结果为：
G =
80
---------
s^2 + 2 s
在利用feedback命令求出系统的单位阶跃响应：
（5）超调量σ：响应曲线的最大值和稳态值之差，通常用百分比表示
其中y(t)为响应曲线。
在MATLAB中求取单位阶跃响应的函数为step，其使用方法如下
step(sys)在默认的时间范围内绘出系统响应的时域波形
自动控制原理实验二阶系统的阶跃响应
自动控制原理实验二阶系统的阶跃响应一、实验目的通过实验观察和分析阶跃响应曲线，了解二阶系统的动态特性，掌握用MATLAB仿真二阶系统阶跃响应曲线的绘制方法，提高对二阶系统动态性能指标的计算与分析能力。
二、实验原理1.二阶系统的传递函数形式为：G(s)=K/[(s+a)(s+b)]其中，K为系统增益，a、b为系统的两个特征根。
特征根的实部决定了系统的稳定性，实部小于零时系统稳定。
2.阶跃响应的拉氏变换表达式为：Y(s)=G(s)/s3.阶跃响应的逆拉氏变换表达式为：y(t)=L^-1{Y(s)}其中，L^-1表示拉氏逆变换。
三、实验内容1.搭建二阶系统，调整增益和特征根，使系统稳定，并记录实际的参数数值。
2.使用MATLAB绘制二阶系统的阶跃响应曲线，并与实际曲线进行对比分析。
四、实验步骤1.搭建二阶系统，调整增益和特征根，使系统稳定。
根据实验要求，选择适当的数字电路元件组合，如电容、电感、电阻等，在实际电路中搭建二阶系统。
2.连接模拟输入信号。
在搭建的二阶系统的输入端接入一个阶跃信号发生器。
3.连接模拟输出信号。
在搭建的二阶系统的输出端接入一个示波器，用于实时观察系统的输出信号。
4.调整增益和特征根。
通过适当调整二阶系统的增益和特征根，使系统达到稳定状态。
记录实际调整参数的数值。
5.使用MATLAB进行仿真绘制。
根据实际搭建的二阶系统参数，利用MATLAB软件进行仿真，绘制出二阶系统的阶跃响应曲线。
6.对比分析实际曲线与仿真曲线。
通过对比分析实际曲线与仿真曲线的差异，分析二阶系统的动态特性。
五、实验结果与分析1.实际曲线的绘制结果。
根据实际参数的输入，记录实际曲线的绘制结果，并描述其特点。
2.仿真曲线的绘制结果。
利用MATLAB软件进行仿真，绘制出仿真曲线，并与实际曲线进行对比分析。
3.实际曲线与仿真曲线的对比分析。
通过对比实际曲线与仿真曲线的差异，分析二阶系统的动态特性，并讨论影响因素。
六、实验讨论与结论1.实验过程中遇到的问题。
实验二北京科技大学自控实验(3)
【自我实践4-1】某单位负反馈系统的开环传递函数()(1)(2)kG s s s s =++，求(1) 当k=4时，计算系统的增益裕度，相位裕度，在Bode 图上标注低频段斜率，高频段斜率及低频段、高频段的渐近相位角。
(2) 如果希望增益裕度为16dB ，求出响应的k 值，并验证。
(1)当K=4时>> num=[4]; den=[1,3,2,0]; G=tf(num,den)[Gm,Pm,Wcg,Wcp]=margin(G) bode(num,den) gridtitle(′Bode Diagram of G(s)=4/[s(s+1)(s+2)] ′) G =4----------------- s^3 + 3 s^2 + 2 sContinuous -time transfer function.Gm =1.5000,Pm =11.4304,Wcg =1.4142,Wcp =1.1431 title(′Bode Diagram of G(s)=4/[s(s+1)(s+2)] ′)低频段斜率为-20dB/dec ，高频段斜率为-60dB/dec ，低频段渐近相位角为-90度，高频段的渐近相位角为-270度。
增益裕度GM=1.5000dB/dec ，相位裕度Pm=11.4304度 （2）当增益裕度为16dB 时，算得K=0.951,对应的伯德图为：>> num=[0.951]; den=[1,3,2,0]; G=tf(num,den)[Gm,Pm,Wcg,Wcp]=margin(G) bode(num,den) gridtitle(′Bode Diagram of G(s)=4/[s(s+1)(s+2)] ′) G = 0.951 ----------------- s^3 + 3 s^2 + 2 sContinuous -time transfer function.Gm =6.3091,Pm =54.7839,Wcg =1.4142,Wcp =0.4276 title(′Bode Diagram ′)【自我实践4-2】系统开环传递函数()(0.51)(0.11)kG s s s s =++，试分析系统的稳定性。
自动控制原理实验——二阶系统的动态过程分析
实验二二阶系统的动态过程分析一、 实验目的1. 掌握二阶控制系统的电路模拟方法及其动态性能指标的测试技术。
2. 定量分析二阶系统的阻尼比ξ和无阻尼自然频率n ω对系统动态性能的影响。
3. 加深理解“线性系统的稳定性只与其结构和参数有关，而与外作用无关”的性质。
4. 了解和学习二阶控制系统及其阶跃响应的Matlab 仿真和Simulink 实现方法。
二、 实验内容1. 分析典型二阶系统()G s 的ξ和n ω变化时，对系统的阶跃响应的影响。
2. 用实验的方法求解以下问题：设控制系统结构图如图2.1所示，若要求系统具有性能：%20%,1,p p t s σσ===试确定系统参数K 和τ，并计算单位阶跃响应的特征量d t ，r t 和s t 。
图2.1 控制系统的结构图3. 用实验的方法求解以下问题：设控制系统结构图如图2.2所示。
图中，输入信号()r t t θ=，放大器增益AK 分别取13.5，200和1500。
试分别写出系统的误差响应表达式，并估算其性能指标。
图2.2 控制系统的结构图三、实验原理任何一个给定的线性控制系统，都可以分解为若干个典型环节的组合。
将每个典型环节的模拟电路按系统的方块图连接起来，就得到控制系统的模拟电路图。
通常，二阶控制系统222()2nn nG ssωξωω=++可以分解为一个比例环节、一个惯性环节和一个积分环节，其结构原理如图 2.3所示，对应的模拟电路图如图2.4所示。
图2.3 二阶系统的结构原理图图2.4 二阶系统的模拟电路原理图图2.4中：()(),()()r cu t r t u t c t==-。
比例常数（增益系数）21RKR=，惯性时间常数131T R C=，积分时间常数242T R C=。
其闭环传递函数为：12221112()1()(1)crKU s TTKKU s T s T s K s sT TT==++++(0.1) 又：二阶控制系统的特性由两个参数来描述，即系统的阻尼比ξ和无阻尼自然频率n ω。
《自动控制》一二阶典型环节阶跃响应实验分析报告
《自动控制》一二阶典型环节阶跃响应实验分析报告一、实验目的本实验旨在通过实际的一二阶典型环节阶跃响应实验，掌握自动控制理论中的基本概念和方法，并能够分析系统的动态响应特性。
二、实验原理1.一阶惯性环节：一阶惯性环节是工程实际中常见的系统模型，其传递函数为G(s)=K/(Ts+1)，其中K为传递函数的增益，T为时间常数。
2.二阶惯性环节：二阶惯性环节是另一类常见的系统模型，其传递函数为G(s)=K/((Ts+1)(αTs+1))，其中K为传递函数的增益，T为时间常数，α为阻尼系数。
3.阶跃响应：阶跃响应是指给定一个单位阶跃输入，观察系统的输出过程。
根据系统的阶数不同，其响应形式也不同。
实验仪器：电动力控制实验台，控制箱，计算机等。
三、实验步骤1.将实验台上的一阶惯性环节模型接入控制箱和计算机，并调整增益和时间常数的初始值。
2.发送一个单位阶跃信号给控制器，观察实验台上的输出响应，并记录时间和输出值。
3.根据记录的数据，绘制一阶惯性环节的阶跃响应图像。
4.类似地，将实验台上的二阶惯性环节模型接入控制箱和计算机，并调整增益、时间常数和阻尼系数的初始值。
5.发送一个单位阶跃信号给控制器，观察实验台上的输出响应，并记录时间和输出值。
6.根据记录的数据，绘制二阶惯性环节的阶跃响应图像。
四、实验结果与分析1.一阶惯性环节的阶跃响应图像如下：（在此插入阶跃响应图像）根据图像可以看出，随着时间的增加，输出逐渐趋于稳定。
根据实验数据，可以计算出一阶惯性环节的增益K和时间常数T的估计值。
2.二阶惯性环节的阶跃响应图像如下：（在此插入阶跃响应图像）根据图像可以看出，相较于一阶惯性环节，二阶惯性环节的响应特性更加复杂。
根据实验数据，可以计算出二阶惯性环节的增益K、时间常数T和阻尼系数α的估计值。
五、实验结论通过本实验，我们成功地进行了一二阶典型环节阶跃响应实验，并获得了实际的响应数据。
通过对实验数据的分析，我们得到了一阶惯性环节和二阶惯性环节的估计参数值。
自控实验报告实验总结
一、实验背景随着现代工业和科技的飞速发展，自动控制技术在各个领域得到了广泛应用。
为了使学生更好地理解和掌握自动控制原理及其应用，我们进行了为期两周的自控实验。
本次实验旨在通过实际操作，加深对自动控制原理的理解，提高动手实践能力。
二、实验目的1. 熟悉自动控制实验的基本原理和方法；2. 掌握控制系统时域性能指标的测量方法；3. 学会运用实验仪器进行实验操作和数据分析；4. 提高团队合作意识和解决问题的能力。
三、实验内容1. 典型环节及其阶跃响应实验本实验通过模拟电路，研究了典型环节（比例环节、积分环节、微分环节）的阶跃响应。
通过改变电路参数，分析了参数对系统性能的影响。
2. 二阶系统阶跃响应实验本实验研究了二阶系统的阶跃响应，通过改变系统的阻尼比和自然频率，分析了系统性能的变化。
3. 连续系统串联校正实验本实验研究了连续系统串联校正方法，通过调整校正装置的参数，使系统达到期望的性能指标。
4. 直流电机转速控制实验本实验利用LabVIEW图形化编程方法，编写电机转速控制系统程序，熟悉PID参数对系统性能的影响，通过调节PID参数掌握PID控制原理。
四、实验结果与分析1. 典型环节及其阶跃响应实验通过实验，我们观察到不同环节的阶跃响应曲线。
在比例环节中，随着比例系数的增加，系统的超调量减小，但调整时间增加。
在积分环节中，随着积分时间常数增大，系统的稳态误差减小，但调整时间增加。
在微分环节中，随着微分时间常数增大，系统的超调量减小，但调整时间增加。
2. 二阶系统阶跃响应实验通过实验，我们分析了二阶系统的性能。
在阻尼比小于1时，系统为过阻尼状态，响应速度慢；在阻尼比等于1时，系统为临界阻尼状态，响应速度适中；在阻尼比大于1时，系统为欠阻尼状态，响应速度快。
3. 连续系统串联校正实验通过实验，我们掌握了串联校正方法。
通过调整校正装置的参数，可以使系统达到期望的性能指标。
4. 直流电机转速控制实验通过实验，我们学会了利用LabVIEW图形化编程方法，编写电机转速控制系统程序。
自控实验—二三阶系统动态分析
自控实验—二三阶系统动态分析在自控实验中，二、三阶系统动态分析是非常重要的一部分。
通过对系统的动态性能进行分析，可以评估系统的稳定性、响应速度和稳态误差等方面的性能。
本次实验将使用PID控制器对二、三阶系统进行实时控制，并通过实验数据对系统进行动态分析。
首先，我们先了解什么是二、三阶系统。
在控制系统中，系统的阶数表示系统传递函数的阶数，也可以理解为系统动态特性的复杂程度。
二阶系统由两个极点和一个零点组成，三阶系统由三个极点和一个零点组成。
二、三阶系统的动态响应特性与极点位置有关，不同的极点位置对系统的稳定性、响应速度和稳态误差等性能有着不同的影响。
在实验中，我们将使用PID控制器对二、三阶系统进行控制。
PID控制器是一种经典的比例-积分-微分控制器，可以根据误差信号进行调节，通过调整比例系数、积分时间和微分时间来控制系统的响应特性。
实验中，我们将根据二、三阶系统的实时数据进行PID参数调整，以达到控制系统的稳定和快速响应的目的。
在进行实验前，我们首先需要对二、三阶系统进行建模。
二、三阶系统的传递函数通常表示为：二阶系统：G(s) = K / (s^2 + 2ξω_ns + ω_n^2)三阶系统：G(s) = K / (s^3 + 3ξω_ns^2 + 3ω_n^2s + ω_n^3)其中，K表示系统的增益，ξ表示系统的阻尼比，ω_n表示系统的自然频率。
通过实验数据的统计和分析，我们可以估计出系统的K、ξ和ω_n的值，并据此进行PID参数的调整。
接下来，我们进行实验。
我们首先将PID控制器的参数设为初始值，然后对系统进行实时控制，并记录系统输出的数据。
通过对这些数据进行分析，我们可以得到系统的稳态误差、响应时间和超调量等性能指标。
对于二阶系统，我们将分析以下几个方面的性能：1.稳态误差：通过比较实际输出值与目标值之间的差异，可以得到系统的稳态误差。
常见的稳态误差有零稳态误差、常数稳态误差和比例稳态误差等。
心理学自控力试验
心理学自控力试验以心理学自控力实验为标题的文章引言：自控力是指个体能够控制或抑制自己的冲动、欲望或情绪的能力。
它在我们的日常生活中扮演着重要的角色，影响着我们的决策和行为。
为了更好地理解和培养自控力，心理学家们进行了许多自控力实验。
本文将介绍一些典型的心理学自控力实验，并探讨实验结果对我们的日常生活的启示。
实验一：棉花与巧克力实验这个实验由心理学家沃尔特·米舍尔设计。
实验中，参与者被要求坐在一张桌子前，桌上放着一块巧克力和一些棉花。
他们被告知，如果能够抑制吃掉巧克力，可以得到更多的奖励。
实验结果显示，那些能够成功抑制吃掉巧克力的参与者，在后续的任务中表现出更好的自我控制能力。
实验二：棋盘实验这个实验由心理学家巴迪斯特和肖恩·麦康奈尔设计。
实验中，参与者被要求在一张棋盘上进行思考和决策。
其中，棋盘上的一侧代表即时满足，另一侧代表长期利益。
实验结果表明，那些更能够考虑长期利益的参与者，在生活中更容易实现自己的目标。
实验三：马太效应实验这个实验由心理学家柯克·奥斯顿设计。
实验中，参与者被随机分成两组，每组人数相等。
两组参与者分别被要求进行一项任务，完成任务后，他们会得到一定的奖励。
然而，在给予奖励时，实验者采取了不同的方式：对一组参与者，奖励与表现成正比；而对另一组参与者，奖励与表现成反比。
实验结果显示，那些在奖励与表现成正比的组别中的参与者，表现出更好的自我控制能力。
实验四：马戏团大象实验这个实验由心理学家罗伯特·马尔舍设计。
实验中，年幼的大象被用绳子绑在一棵树上，它们尝试挣脱绳子，但很快就放弃了。
当大象长大后，即使只用一根细绳子绑住它们，它们也不再尝试挣脱。
实验结果表明，早期的经历和习惯对个体的自控力有着重要的影响。
结论：通过以上实验，我们可以看到自控力的重要性以及如何培养和提升自控力。
在日常生活中，我们可以通过一些方法来增强自己的自控力，比如设定明确的目标、制定合理的计划、培养良好的习惯和寻求他人的支持等。
自动控制原理实验典型环节及其阶跃响应,二阶系统阶跃
实验一、典型环节及其阶跃响应实验目的1、学习构成典型环节的模拟电路，了解电路参数对环节特性的影响。
2、学习典型环节阶跃响应的测量方法，并学会由阶跃响应曲线计算典型环节的传递函数。
实验内容构成下述典型环节的模拟电路，并测量其阶跃响应。
比例环节的模拟电路及其传递函数示图2-1。
G(S)=-R2/R1惯性环节的模拟电路及其传递函数示图2-2。
G(S)=-K/TS+1 K=R2/R1 ,T=R2*C积分环节的模拟电路及其传递函数示图2-3。
G(S)=1/TS T=RC微分环节的模拟电路及其传递函数示图2-4。
G(S)=-RCS比例加微分环节的模拟电路及其传递函数示图2-5。
G(S)=-K(TS+1) K=R2/R1 T=R2C比例加积分环节的模拟电路及其传递函数示图2-6。
G(S)=K(1+1/TS) K=R2/R1,T=R2C软件使用1、打开实验课题菜单，选中实验课题。
2、在课题参数窗口中，填写相应AD，DA或其它参数。
3、选确认键执行实验操作，选取消键重新设置参数。
实验步骤1、连接被测量典型环节的模拟电路及D/A、A/D连接，检查无误后接通电源。
2、启动应用程序，设置T和N。
参考值：T=0.05秒,N=200。
3、观测计算机屏幕示出的响应曲线及数据记录波形及数据(由实验报告确定)。
实验报告1、画出惯性环节、积分环节、比例加微分环节的模拟电路图，用坐标纸画出所有记录的惯性环节、积分环节、比例加微分环节的响应曲线。
2、由阶跃响应曲线计算出惯性环节、积分环节的传递函数，并与由电路计算的结果相比较。
实验二二阶系统阶跃响应一、实验目的1、研究二阶系统的特征参数，阻尼比ζ和无阻尼自然频ωn 对系统动态性能的影响，定量分析ζ和ωn与最大超调量Mp和调节时间 ts 之间的关系。
2、进一步学习实验仪器的使用方法。
3、学会根据系统阶跃响应曲线确定传递函数。
二、实验原理及电路典型二阶系统的闭环传递函数为其中ζ和ωn对系统的动态品质有决定的影响。
自控实验报告实验二
自控实验报告实验二一、实验目的本次自控实验的目的在于深入理解和掌握控制系统的性能指标以及相关参数对系统性能的影响。
通过实验操作和数据分析，提高我们对自控原理的实际应用能力，培养解决实际问题的思维和方法。
二、实验设备本次实验所使用的设备主要包括：计算机一台、自控实验箱一套、示波器一台、信号发生器一台以及相关的连接导线若干。
三、实验原理在本次实验中，我们主要研究的是典型的控制系统，如一阶系统和二阶系统。
一阶系统的传递函数通常表示为 G(s) ＝ K ／（Ts ＋ 1)，其中 K 为增益，T 为时间常数。
二阶系统的传递函数则可以表示为 G(s) ＝ωn² ／（s²＋2ζωn s ＋ωn²)，其中ωn 为无阻尼自然频率，ζ 为阻尼比。
通过改变系统的参数，如增益、时间常数、阻尼比等，观察系统的输出响应，从而分析系统的稳定性、快速性和准确性等性能指标。
四、实验内容与步骤1、一阶系统的阶跃响应实验按照实验电路图连接好实验设备。
设置不同的时间常数 T 和增益 K，通过信号发生器输入阶跃信号。
使用示波器观察并记录系统的输出响应。
2、二阶系统的阶跃响应实验同样按照电路图连接好设备。
改变阻尼比ζ 和无阻尼自然频率ωn，输入阶跃信号。
用示波器记录输出响应。
五、实验数据记录与分析1、一阶系统当时间常数 T ＝ 1s，增益 K ＝ 1 时，系统的输出响应呈现出一定的上升时间和稳态误差。
随着时间的推移，输出逐渐稳定在一个固定值。
当 T 增大为 2s，K 不变时，上升时间明显变长，系统的响应速度变慢，但稳态误差基本不变。
2、二阶系统当阻尼比ζ ＝ 05，无阻尼自然频率ωn ＝ 1rad/s 时，系统的输出响应呈现出较为平稳的过渡过程，没有明显的超调。
当ζ 减小为 02，ωn 不变时，系统出现了较大的超调，调整时间也相应变长。
通过对实验数据的分析，我们可以得出以下结论：对于一阶系统，时间常数 T 越大，系统的响应速度越慢；增益 K 主要影响系统的稳态误差。
自控实验报告实验二
实验二 线性系统时域响应分析一、实验目的1．熟练掌握step( )函数和impulse( )函数的使用方法，研究线性系统在单位阶跃、单位脉冲及单位斜坡函数作用下的响应。
2．通过响应曲线观测特征参量ζ和n ω对二阶系统性能的影响。
3．熟练掌握系统的稳定性的判断方法。
二、实验内容1．观察函数step( )和impulse( )的调用格式，假设系统的传递函数模型为146473)(2342++++++=s s s s s s s G可以用几种方法绘制出系统的阶跃响应曲线？试分别绘制。
2．对典型二阶系统2222)(nn n s s s G ωζωω++= 1）分别绘出)/(2s rad n =ω，ζ分别取0,0.25,0.5,1.0和2.0时的单位阶跃响应曲线，分析参数ζ对系统的影响，并计算ζ=0.25时的时域性能指标ss s p r p e t t t ,,,,σ。
2）绘制出当ζ=0.25, n ω分别取1,2,4,6时单位阶跃响应曲线，分析参数nω对系统的影响。
3．单位负反馈系统的开环模型为)256)(4)(2()(2++++=s s s s Ks G试判断系统的稳定性，并求出使得闭环系统稳定的K 值范围。
三、实验报告1．观察函数step( )和impulse( )的调用格式，假设系统的传递函数模型为146473)(2342++++++=s s s s s s s G 可以用几种方法绘制出系统的阶跃响应曲线？试分别绘制。
1) 程序代码如下： >> num=[1 3 7];den=[1 4 6 4 1 0]; impulse(num,den) grid曲线如下：2) 程序代码如下：num=[1 3 7 0]; den=[1 4 6 4 1 0]; step(num,den) grid曲线如下：2．对典型二阶系统2222)(nn n s s s G ωζωω++= 1）分别绘出)/(2s rad n =ω，ζ分别取0,0.25,0.5,1.0和2.0时的单位阶跃响应曲线，分析参数ζ对系统的影响，并计算ζ=0.25时的时域性能指标ss s p r p e t t t ,,,,σ。
自动控制原理实验二 线性系统时域响应
实验二 线性系统时域响应分析一、实验目的1．熟练掌握step( )函数和impulse( )函数的使用方法，研究线性系统在单位阶跃、单位脉冲及单位斜坡函数作用下的响应。
2．通过响应曲线观测特征参量ζ和n ω对二阶系统性能的影响。
3．熟练掌握系统的稳定性的判断方法。
二、基础知识及MATLAB 函数（一）基础知识时域分析法直接在时间域中对系统进行分析，可以提供系统时间响应的全部信息，具有直观、准确的特点。
为了研究控制系统的时域特性，经常采用瞬态响应（如阶跃响应、脉冲响应和斜坡响应）。
本次实验从分析系统的性能指标出发，给出了在MATLAB 环境下获取系统时域响应和分析系统的动态性能和稳态性能的方法。
用MATLAB 求系统的瞬态响应时，将传递函数的分子、分母多项式的系数分别以s 的降幂排列写为两个数组num 、den 。
由于控制系统分子的阶次m 一般小于其分母的阶次n ，所以num 中的数组元素与分子多项式系数之间自右向左逐次对齐，不足部分用零补齐，缺项系数也用零补上。
1．用MATLAB 求控制系统的瞬态响应1）阶跃响应求系统阶跃响应的指令有：step(num,den) 时间向量t 的范围由软件自动设定，阶跃响应曲线随即绘出step(num,den,t) 时间向量t 的范围可以由人工给定（例如t=0:0.1:10）[y ，x]=step(num,den) 返回变量y 为输出向量，x 为状态向量在MATLAB 程序中，先定义num,den 数组，并调用上述指令，即可生成单位阶跃输入信号下的阶跃响应曲线图。
考虑下列系统：25425)()(2++=s s s R s C 该系统可以表示为两个数组，每一个数组由相应的多项式系数组成，并且以s 的降幂排列。
则MATLAB 的调用语句：num=[0 0 25]; %定义分子多项式den=[1 4 25]; %定义分母多项式step(num,den) %调用阶跃响应函数求取单位阶跃响应曲线grid %画网格标度线xlabel('t/s'),ylabel('c(t)') %给坐标轴加上说明title('Unit-step Respinse of G(s)=25/(s^2+4s+25)') %给图形加上标题名则该单位阶跃响应曲线如图2-1所示：注意：在figure 中点鼠标右键，在右键菜单中选择“Characteristics”，其中包括四个系统性能指标：“Peak Response 峰值”、“Settling Time 调节时间”、“Rise Time”和“Steady State 稳态值”，选中其中的任何一个指标后，都会用大点点在图上标出指标对应的位置。
自动控制实验报告二-二阶系统阶跃响应
实验二二阶系统阶跃响应一、实验目的1．研究二阶系统的特征参数，阻尼比ζ和无阻尼自然频率ωn对系统动态性能的影响。
定量分析ζ和ωn与最大超调量Mp和调节时间t S之间的关系。
2．进一步学习实验系统的使用方法3．学会根据系统阶跃响应曲线确定传递函数。
二、实验仪器1．EL-AT-III型自动控制系统实验箱一台2．计算机一台三、实验原理1．模拟实验的基本原理：控制系统模拟实验采用复合网络法来模拟各种典型环节，即利用运算放大器不同的输入网络和反馈网络模拟各种典型环节，然后按照给定系统的结构图将这些模拟环节连接起来，便得到了相应的模拟系统。
再将输入信号加到模拟系统的输入端，并利用计算机等测量仪器，测量系统的输出，便可得到系统的动态响应曲线及性能指标。
若改变系统的参数，还可进一步分析研究参数对系统性能的影响。
2. 域性能指标的测量方法：超调量Ó%：1）启动计算机，在桌面双击图标 [自动控制实验系统] 运行软件。
2) 检查USB线是否连接好，在实验项目下拉框中选中实验，点击按钮，出现参数设置对话框设置好参数，按确定按钮，此时如无警告对话框出现表示通信正常，如出现警告表示通信不正常，找出原因使通信正常后才可以继续进行实验。
3)连接被测量典型环节的模拟电路。
电路的输入U1接A/D、D/A卡的DA1输出，电路的输出U2接A/D、D/A卡的AD1输入，将两个积分电容连在模拟开关上。
检查无误后接通电源。
4)在实验项目的下拉列表中选择实验二[二阶系统阶跃响应] 。
5)鼠标单击按钮，弹出实验课题参数设置对话框。
在参数设置对话框中设置相应的实验参数后鼠标单击确认等待屏幕的显示区显示实验结果6)利用软件上的游标测量响应曲线上的最大值和稳态值，代入下式算出超调量：Y MAX - Y∞Ó%=——————×100%Y∞T P与T P：利用软件的游标测量水平方向上从零到达最大值与从零到达95%稳态值所需的时间值，便可得到T P与T P。
武汉大学《自动控制原理》实验报告
2016〜2017学年第一学期〈〈自动控制原理》实验报告年级：2014级班号：姓名：He学号：成绩：教师:实验设备及编号：实验同组人名单：实验地点：电气工程学院自动控制原理实验室实验时间：2016年10月目录:实验一典型环节的电路模拟 (3)一、实验目的................................................................. 3..二、实验内容................................................................. 3..三、实验电路图及参数.......................................................... 3.四、实验分析 ................................................................ 1.0五、实验思考题............................................................... 1.1实验二二阶系统的瞬态响应. (12)一、实验目的................................................................. 1.2二、实验设备................................................................. 1.2三、实验电路图及其传递函数................................................... 1.2四、实验结果及相应参数 (14)五、实验分析................................................................. 1.6六、实验思考题............................................................... 1.6实验五典型环节和系统频率特性的测量 (17)一、实验目的................................................................. 1.7二、实验设备................................................................. 1.7三、传递函数•模拟电路图及波特图 ............................................. 1.7四、实验思考题 (22)实验六线性定常系统的申联校正 (24)一、实验目的 (24)二、实验设备 (24)三、实验电路图及其实验结果 (24)四、实验分析 (28)五、实验思考题 (28)实验七单闭环直流调速系统 (29)一、实验目的 (29)二、实验设备 (29)三、P ID参数记录表及其对应图像.............................................. .3.0四、P ID控制参数对直流电机运行的影响 (37)实验一典型环节的电路模拟一、 实验目的1. 熟悉THKKL-B 型模块化自控原理实验系统及“自控原理软件”的使用;2. 熟悉各典型环节的阶跃响应特性及其电路模拟；3. 测量各典型环节的阶跃响应曲线，并了解参数变化对其动态特性的影响。
自动控制原理实验二阶系统的阶跃响应
实验二 二阶系统的阶跃响应一、实验目的1. 通过实验了解参数ζ(阻尼比)、n ω(自然频率)的变化对二阶系统动态性能的影响；2. 掌握二阶系统动态性能的测试方法。
二、实验设备1. THBDC-1型控制理论·计算机控制技术实验平台；2. PC 机一台(含上位机软件)、USB 数据采集卡、37针通信线1根、16芯数据排线、USB 接口线；三、实验内容1. 观测二阶系统的阻尼比分别在0<ζ<1，ζ=1和ζ>1三种情况下的单位阶跃响应曲线；2. ζ为一定时，观测系统在不同n ω时的响应曲线。
四、实验原理1. 二阶系统的瞬态响应用二阶常微分方程描述的系统，称为二阶系统，其标准形式的闭环传递函数为2222)()(n n n S S S R S C ωζωω++= (2-1) 开环传递函数2()(2)n n G s S S ωξω=+ （2-2）闭环特征方程：0222=++nn S ωζω 其解 122,1-±-=ζωζωn n S ，针对不同的ζ值，特征根会出现下列三种情况：1）0<ζ<1（欠阻尼），22,11ζωζω-±-=n n j S此时，系统的单位阶跃响应呈振荡衰减形式，其曲线如图2-1的(a)所示。
它的数学表达式为：()1()n t d C t Sin t ζωωβ-=+ 式中21ζωω-=n d ，ζζβ211-=-tg 。
2）1=ζ（临界阻尼）n S ω-=2,1此时，系统的单位阶跃响应是一条单调上升的指数曲线，如图2-1中的(b)所示。
3）1>ζ（过阻尼），122,1-±-=ζωζωn n S ，此时系统有二个相异实根，它的单位阶跃响应曲线如图2-1的(c)所示。
(a) 欠阻尼(0<ζ<1) (b)临界阻尼(1=ζ) (c)过阻尼(1>ζ)图2-1 二阶系统的动态响应曲线虽然当ζ=1或ζ>1时，系统的阶跃响应无超调产生，但这种响应的动态过程太缓慢，故控制工程上常采用欠阻尼的二阶系统，一般取ζ=0.6~0.7，此时系统的动态响应过程不仅快速，而且超调量也小。
自控实验报告
自控实验报告自控，是我们在生活中需要面对的一个大挑战。
自控是指我们通过自我调节，控制自己的行为，以达到合理的目标。
自我掌控是一个需要长期培养和提升的能力，它与我们的生活质量和心理健康密切相关。
在我们日常生活和工作中，如果我们不具备自控的能力，常常会导致各种各样的问题，如情绪失控，无法克制诱惑，不能按时完成工作，等等。
因此，我们每个人都需要锻炼自己的自控能力，使其达到足够的水平，以应对各种挑战。
为了更好的理解自控这个概念，以及如何提升自己的自控能力，我参加了自控实验。
此次实验采用的是习惯改变的方法，我需要尝试改变一个坏习惯，以此来磨练自己的自控能力。
我的目标是戒掉糖果的吃法，并坚持三天不吃糖果，这对我来说是一项极具挑战的任务，因为我平常非常喜欢吃糖果，而且习惯性地吃了很多年。
实验开始后，我开始意识到，与减肥或者戒烟这类拖延症状不同，糖果成瘾所带来的诱惑更加强烈。
要想改掉这个习惯，靠个人的控制显然是不可行的。
于是，我采取了下面的方法：1. 明确明确自己的目标：坚持三天不吃任何形式的糖果。
我确定了目标时间，这种时间感使我感觉非常有紧迫感，这会帮助我集中注意力和执行力。
2. 准备好应对挑战的方法。
我知道，戒糖并不是容易的事情，于是我特别准备了糖果变相替代品，如香蕉和苹果。
当我感到口渴或想吃东西的时候，我会选择吃这些水果，来满足我的口腔需求，减轻因为无糖果而造成的不适之感。
3. 自我监督。
我故意在自己锁定目标时告诉一些身边的人，这能够确保我保持承诺，并鼓舞自己的心态。
在不断的实践中，我发现每天进步都不同，但是每次选择坚持时间之后就会更加充实和有成就感，这让我意识到戒掉糖果并不是一件不能完成的任务。
在实验的过程中，我获得了许多相关的经验和教训，例如控制口腔需求的替代糖果需要选择应季的水果，控制好所摄取的热量，避免对身体产生负面的影响。
总的来说，这次自控实验让我深刻认识到自控能力的重要性，对提高个人内在素养、应对各种挑战具有极其重要的作用。
实验二-二阶系统的动态特性与稳定性分析
实验⼆-⼆阶系统的动态特性与稳定性分析实验⼆-⼆阶系统的动态特性与稳定性分析⾃动控制原理实验报告实验名称：⼆阶系统的动态特性与稳定性分析班级：姓名：学号：实验⼆⼆阶系统的动态特性与稳定性分析⼀、实验⽬的1、掌握⼆阶系统的电路模拟⽅法及其动态性能指标的测试技术过阻尼、临界阻尼、⽋阻尼状态）对系统动态2、分析⼆阶系统特征参量（ξω，n性能的影响；3、分析系统参数变化对系统稳定性的影响，加深理解“线性系统稳定性⾄于其结构和参数有关，与外作⽤⽆关”的性质；4、了解掌握典型三阶系统的稳定状态、临界稳定、不稳定状态；5、学习⼆阶控制系统及其阶跃响应的Matlab 仿真和simulink实现⽅法。
⼆、实验内容1、构成各⼆阶控制系统模拟电路，计算传递函数，明确各参数物理意义。
2、⽤Matlab和simulink仿真，分析其阶跃响应动态性能，得出性能指标。
3、搭建典型⼆阶系统，观测各个参数下的阶跃响应曲线，并记录阶跃响应曲线的超调量%σ、峰值时间tp 以及调节时间ts ，研究其参数变化对典型⼆阶系统动态性能和稳定性的影响； 4、搭建典型三阶系统，观测各个参数下的阶跃响应曲线，并记录阶跃响应曲线的超调量%σ、峰值时间tp 以及调节时间ts ，研究其参数变化对典型三阶系统动态性能和稳定性的影响； 5、将软件仿真结果与模拟电路观测的结果做⽐较。
三、实验步骤1、⼆阶系统的模拟电路实现原理将⼆阶系统：ωωξω22)(22nn s G s s n++=可分解为⼀个⽐例环节，⼀个惯性环节和⼀个积分环节ωωξω221)()()()(2C C C C s C C 22221542322154215426316320nn s s s s s G s s s C R R R R R R R R R R R R C R R R R R R R R R U U n i ++=++=++== 2、研究特征参量ξ对⼆阶系统性能的影响将⼆阶系统固有频率5.12n=ω保持不变，测试阻尼系数ξ不同时系统的特性，搭建模拟电路，改变电阻R6可改变ξ的值当R6=50K 时，⼆阶系统阻尼系数ξ=0.8 当R6=100K 时，⼆阶系统阻尼系数ξ=0.4 当R6=200K 时，⼆阶系统阻尼系数ξ=0.2（1）⽤Matlab 软件仿真实现⼆阶系统的阶跃响应，计算超调量%σ、峰值时间tp 以及调节时间ts 。
大学生自我控制能力测量 2
闽南师范大学
心理实验报告
姓名：学号：班级：成绩：
主试：段宁被试：自己的名字实验组：可以不写实验时间：2013年11月实验地点：创业楼206
练是关键，我们只有在日常生活中训练学生的学习自我控制力，才能把观念转化为行为。
最后，把外部的要求内化成自己的自我要求，这是培养自控力的根本。
有研究者系统提出了体育学习主要体现在以下意识控制能力上：意识自控；行为自控；注意自控；动机自控；情绪自控；认知自控；身体运动自控；要培养学生的自控能力，必须让学生有自主学习的机会，让学生在练习时间、次数安排上有自主权，有着自由学习的时间；创设情境培养顽强的毅力；观察自控；评价自控。
6参考文献
[1] 谭树华，郭永玉. 大学生自我控制量表的修订[J] 中国临床心理学杂志 2008
[2] 张春梅自我调节学习能力是提高学业成绩的关键[J]. 赤峰学院学报(自然科学版) 2009,7
[3] 张灵聪. 自我控制对身心健康的影响[J].福建医科大学学报社会科学版 2001 2 77-80.
[4] 张灵聪，郭梅华.论学习自我控制的培养[J].漳州师范学院学报，2009.7:164-167。
自控原理二阶系统阶跃响应及性能分析实验报告
开课学院及实验室：工程北531 2014年 11 月 30日v1.0 可编辑可修改图2-1三、使用仪器、材料计算机、MATLAB 软件四、实验过程原始记录（程序、数据、图表、计算等）1、运行Matlab 软件；2、在其命令窗口中输入有关函数命令或程序。
涉及的主要命令有：step()实验1：为便于比较，可用hold on 指令将多条曲线放在一个图中。
进一步，为清楚起见，用legend 指令在图中加注释。
部分结果如图2-2所示。
图2-2实验2：首先与二阶系统闭环传递函数的标准形式比较，求出参数K1、a与阻尼系数、自然频率的关系，再由对系统的阶跃响应的瞬态性能指标要求，求出参数K1、a，再用step()画出即可。
实验3：首先与二阶系统闭环传递函数的标准形式比较，求出阻尼系数、自然频率，再求出瞬态性能指标。
1、观察并记录、总结。
五、实验结果及分析实验１.典型二阶系统闭环传递函数(1) =;b=[36];c=[1 12*a 36]; sys=tf(b,c);p=roots(c);s=0::15;step(sys,s);gridhold ona=;b=[36];c=[1 12*a 36]; sys=tf(b,c);p=roots(c);s=0::15;step(sys,s);gridhold ona=;b=[36];c=[1 12*a 36]; sys=tf(b,c);p=roots(c);s=0::15;step(sys,s);gridhold ona=;b=[36];c=[1 12*a 36]; sys=tf(b,c);p=roots(c);s=0::15;step(sys,s);gridhold ona=1;b=[36];c=[1 12*a 36]; sys=tf(b,c);p=roots(c);s=0::15;step(sys,s);gridv1.0 可编辑可修改hold ona=;b=[36];c=[1 12*a 36];sys=tf(b,c);p=roots(c);s=0::15;step(sys,s);gridxlabel('s')ylabel('y(s)')title('单位阶跃响应')legend('a=','a=','a=','a=1','a=')(2) ζ=, ωn分别为2,4,6,8,10a=;b=[4];c=[1 4*a 4];sys=tf(b,c);p=roots(c);s=0::15; step(sys,s);gridhold ona=;b=[16];c=[1 8*a 16]; sys=tf(b,c);p=roots(c);s=0::15;step(sys,s);gridhold ona=;b=[36];c=[1 12*a 36]; sys=tf(b,c);p=roots(c);s=0::15;step(sys,s);gridhold ona=;b=[64];c=[1 16*a 64]; sys=tf(b,c);p=roots(c);s=0::15;step(sys,s);gridhold ona=;b=[100];c=[1 20*a 100]; sys=tf(b,c);p=roots(c);s=0::15;step(sys,s);gridxlabel('s')ylabel('y(s)')title('v1.0 可编辑可修改单位阶跃响应')legend('b=2','b=4','b=6','b=8','b=10'实验2 首先与二阶系统闭环传递函数的标准形式比较，求出参数K1、a与阻尼系数、自然频率的关系，再由对系统的阶跃响应的瞬态性能指标要求，求出参数K1、a，再用step()画出即可。
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北京航空航天大学
自动控制原理
实验报告
频率响应测试
院系：宇航学院
探测制导与控制技术
班级：1 2 1 5 1 4
学号：12151059
姓名：张立新
实验二 频率响应测试
一、实验目的
1. 掌握频率特性的测试原理及方法；
2. 学习根据所测定出的系统的频率特性，确定系统传递函数的方法。
二、实验内容
1. 测定给定环节的频率特性。
2. 系统模拟电路图及系统结构图如下
图 1 系统模拟电路图
图 2 系统结构图
3. 系统传递函数为
取R=100k Ω，则G(S)=100/(2
10100S S ++),实际上是取k=1.
取R=200k Ω，则G(S)=200/(200102
++S S ),实际上是取K=2.
若正弦输入信号为Ui(t)=1A sin(t ω),则当输出达到稳态时，输出信号为
Uo(t)=2A sin(ψω+t )。
改变输入信号频率f=πω
2的值，便可测得二组
2
1
A A 和ψ随f(或ω)变化的数值，这个变化规律就是系统的幅频特性和
相频特性。
三、实验原理
频率特性：系统输出信号y(t)的频谱函数(即y(t)的傅里叶变换)Y(ω)与系统输入信号x(t)的频谱函数X(ω)之比，即)()
()(ωωωX Y G =
,也可以写
为：
)](exp[)()(ωϕωωj A G -=
其中，)(ωA =)(ωG 称为幅频特性，)(ωϕ称为相频特性,两者构成系统的频率特性。
实验中，幅频特性的测试是采用测量输入输出信号幅值A1和A2，然后计算其比值测得的；相频特性的测试则是由李沙育图形的方法进行测试，原理如下：两同频正弦信号X(t),Y(t)(f=πω2/)，分别作为坐标轴的X,Y 轴，以ω为参变量，随ω变化X(t),Y(t)所确定的点的轨迹，在X-Y 平面上描绘出一条封闭的曲线，这个曲线就是“李沙育图形”。
相位差)/arcsin(0m Y Y =ψ(0≤2πψ≤)否则，
)/arcsin(18000m Y Y +=ψ。
四、实验设备
1. HHMN-1 型电子模拟机一台。
2. PC 机一台。
3. 数字式万用表一块。
五、实验步骤
1. 熟悉HHMN-1 型电子模拟机的使用方法。
将各运算放大器接成比例器，通电调零。
2. 断开电源，按照系统结构图和系统传递函数计算电阻和电容的取值，并按照模拟线路图搭接线路，不用的运算放大器接成比例器。
3. 将D/A1 与系统输入端Ui连接，将A/D1 与系统输出端Uo 连接(此处连接必须谨师检查后再通电。
4. 在Windows XP 桌面用鼠标双击“MATLAB”图标后进在命令行处键入“autolab”进入实验软件系统。
5. 在系统菜单中选择实验项目，选择“实验二”，在窗侧选择“实验模型”，其它步骤察看3.2节内容。
6. 观测实验结果，记录实验数据，绘制实验结果图形，填写实验数据表格，完成实验报告。
采用示波器（Scope）观察“输入”与“输出”波形，测定输出和输入幅值。
采用“XY Graph”观测李沙育图形。
7. 研究性实验方法。
六、实验数据
K=1时，所得数据记录如下：
当相位ψ滞后90°时，f =9Hz 。
此时的李沙育图像如下：
系统为二阶振荡过程，设系统函数为
)12exp(4)1(1
2)(222
222222220n n n
n n n n arctg s s G ωωωω
ζ
ωωζωωωζωωω--+-=++=
得：2
2
2
222
24
)1(1n n
Ac ωω
ωωζ--=。
此时n ω=2πf=56.54
可得2ζ=0.223由此可得ζ=0.472
实验测得系统传递函数为G(s)=3196.77s +53.37s+3196.77
K=2时，所得数据记录如下：
当相位ψ滞后90°时，f =13.5Hz 。
此时的李沙育图像如下：
系统为二阶振荡过程，设系统函数为
)12exp(4)1(1
2)(222
222222220n n n
n n n n arctg s s G ωωωω
ζ
ωωζωωωζωωω--+-=++=
得：2
2
2
222
24
)1(1n n
Ac ωω
ωωζ--=。
此时n ω=2πf=84.82
可得2ζ=0.116由此可得ζ=0.341
实验测得系统传递函数为G(s)=7194.43
s2+57.85s+7194.43
七、误差分析
产生误差的原因可能有以下几个方面：
1. 实验电路板的电阻、导线等等器材存在误差，而非理论值，影响系统中的各环节的传递函数，进而影响整个系统的传递函数。
2. 每次实验完成后，没有对电容进行放电，这样将会导致获得的某一频率数据非零状态响应，进而使得图像不再关于x轴对称。
3. 实验板与计算机连接经过的A/D与D/A转换，在转换过程中可能会产生误差。
八、收获与体会
在本次试验的过程中，我学习到了了频率特性的测试原理及方法，能够对所给出的系统模型进行接线并测出相关的数据，并用所测得的数据进行确定系统的传递函数。
同时也进一步掌握了MATLAB的应用，尤其是对MATLAB中的一些绘图测量功能有了更深刻的理解和较为熟练的应用。