典型系统动态性能和稳定性分析的电路模拟
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典型系统动态性能和稳定性分析的电路模
拟
一、实验目的
1、 学习和掌握动态性能指标的测试方法。
2、 研究典型系统参数对系统动态性能和稳定性的影响。
二、实验内容
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、熟悉实验设备，设计并连接一个积分环节和一个惯性环节组成的二阶闭环系统的模拟电路；
2、利用实验设备观测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，并记录不同参数下的系统输出曲线。 1.开环传递函数为3
2
3
()232
k W s s s s =+++
den=[1,2,3,2];
roots(den)%开换极点 G=tf(3,[1,2,3,2]);
[Gm,Pm,Wcg,Wcp]=margin(G) nyquist(G) bode(G)
grid on
den=[1,2,3,2];
roots(den)%开换极点 ans =
-0.5000 + 1.3229i -0.5000 - 1.3229i -1.0000
-1.5
-1-0.500.51 1.5
-1.5-1
-0.5
0.51
1.5
Nyquist Diagram
Real Axis
I m a g i n a r y A x i s
-150-100
-50
50
M a g n i t u d e (d B )10
-2
10
-1
10
10
1
10
2
-270
-180
-90
P h a s e (d e g )
Bode Diagram
Frequency (rad/sec)
G=tf(3,[1,2,3,2]);
[Gm,Pm,Wcg,Wcp]=margin(G)
Gm =
1.3338
Pm =
17.1340 Wcg =
1.7323 Wcp =
1.5599
-3
-2-10123
-3-2
-1
12
3
Nyquist Diagram
Real Axis
I m a g i n a r y A x i s
-100-80-60-40-200
20M a g n i t u d e (d B )10
-2
10
-1
10
10
1
10
2
-270
-180
-90
P h a s e (d e g )
Bode Diagram
Frequency (rad/sec)
G=tf(6,[1,2,3,2]);
[Gm,Pm,Wcg,Wcp]=margin(G)
Warning: The closed-loop system is unstable. > In lti.margin at 89 Gm =
0.6669 Pm =
-16.6613
Wcg =
1.7323 Wcp =
1.9682
2.将系统的开环传函改为3
2
3
()(232)
k W s s s s s =+++
den=[1,2,3,2,0];
roots(den)%开换极点 ans =
0 -0.5000 + 1.3229i -0.5000 - 1.3229i -1.0000
-2.5
-2-1.5-1-0.500.5
-30-20
-10
1020
30
Nyquist Diagram
Real Axis
I m a g i n a r y A x i s
-150-100-50050100M a g n i t u d e (d B )10
-2
10
-1
10
10
1
10
2
-360
-270
-180
-90
P h a s e (d e g )
Bode Diagram
Frequency (rad/sec)
G=tf(3,[1,2,3,2,0]);
[Gm,Pm,Wcg,Wcp]=margin(G)
Warning: The closed-loop system is unstable. > In lti.margin at 89 Gm =
0.6667 Pm =
-43.5555
Wcg =
1.0000 Wcp =
1.3325
将系统的开环传函改为3
2
3
()(232)
k W s s s s s =
+++
-4.5
-4-3.5-3-2.5-2-1.5-1-0.500.5
-60-40
-20
2040
60
Nyquist Diagram
Real Axis
I m a g i n a r y A x i s
-150-100-50050100M a g n i t u d e (d B )10
-2
10
-1
10
10
1
10
2
-360
-270
-180
-90
P h a s e (d e g )
Bode Diagram
Frequency (rad/sec)