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..
...
控制工程基础课程实验报告
北京工业大学机电学院
班号
彩虹人
实验一
实验一 控制系统的阶跃响应实验
二、实验容
1 、传递函数 G
1( s )
s
2
10
2s
10
图像结果：
Step Response
1.4
1.2
System: sys
Peak amplitude: 1.35
Overshoot (%): 35.1
At time (seconds): 1.06
System: sys
Time (seconds): 3.55
Amplitude: 1.02
1.05
1.021
0.98
0.95
System: sys
e
du Amplitude: 0.954
l
0.8
Time (seconds): 2.53
p
m
A
0.6
0.4
0.2
0
0
1
2
3
Time (seconds)
4
5
6
代码：
num=[10];
.
..
...
den=[1 2 10];
damp(den)
Eigenvalue Damping Frequency
-1.00e+00 + 3.00e+00i 3.16e-01 3.16e+00
-1.00e+00 - 3.00e+00i 3.16e-01 3.16e+00
(Frequencies expressed in rad/TimeUnit)
step(num,den)
实验值 理论值
峰 值 Cmax （ tp) 1.3509 1.351
峰值时间（ tp ） 1.0492s 1.047s
过渡时间 ts %5 2.518s 3s
%2 3.5147s 4s
理论值计算：
Δt
ath 1
%
2. 518
3
3
100%
16. 07%
Δt
ath 2
%
3. 5147
4
4
100%
12. 13%
Cξπ
C
ξπ/
1 ξ
2
maxth
1
t
pth
π/
e
1
1. 351
ξω
2
n
1. 047s
t ath 1
t ath 2
Δc %
/ ξωn
/ ξωn
1. 3509
3s 4s
1. 351
Δt
1. 351
1. 0492
100% 0. 0074%
1. 047
p
%
1. 047
100% 0. 21%
.
..
...
3、
......s3
.
..
...
s3
1
2s2 2s 10 ：
G 4( s)
s4 3s3
1
4s2
2s 10 ：
七、实验报告要求：
）分析系统的阻尼比和无阻尼振荡频率对系统阶跃响应的影响
答：阻尼比决定了振荡特性 ,0< <1 越小，其阶跃响应超调量越大，上升时间
越长。,0< <1, 有 振荡 ＞ 1，无振荡。系统无阻尼振荡频率越大，阶跃响应的反应速度越快 .
）分析响应曲线的零初值，非零初值与系统模型的关系
答：当分子、分母多项式阶数相等时响应曲线初值不为 0，当分子多项式的阶数低于分母多项式的结束时相应曲线的初值为零初值。
）分析响应曲线的稳态值与系统模型的关系
答：当分子、分母多项式阶数相等时响应曲线稳态值为零；当分子多项式的阶数低于分母多项式的结束时相应曲线的稳态值为 1.
八、思考题：分析系统零点对阶跃响应的影响
.
..
...
答：当系统存在不稳定零点时，系统的阶跃响应可能有向下的峰值 ,，零点的存在使振荡响应增加。
实验二 控制系统的脉冲响应实验
二、实验容
1、G
s
10
2s 10
实验值
理论值
峰 值 Cmax （tp)
2.0853
*
峰值时间（ tp ）
0.4197s
*
过渡时间 ts
%5
3.8819s
*
%2
4.9311s
*
2 、
n3
n3
0
2
8
12
.
..
...
七、实验报告要求：
分析系统的阻尼比和无阻尼振荡频率脉冲响应的影响
答：系统的阻尼比（ 0< ζ<1 ）越大，其阶跃响应超调量越小，上升时间越长；系统的阻尼比ζ决定了其振荡特性：ζ >1 时，无振荡、无超调，阶跃响应非期趋于稳态输出， 0< ζ<1 时，有振荡。系统的无阻尼振荡频率越大，阶跃响应的反应速度越快。
分析响应曲线的零初值、非零初值与系统模型的关系
答：当分子、分母多项式阶数相等时响应曲线初值为非零初值 ,当分子多项式的阶数低于分母多项式的结束时相应曲线的初值为零初值。
（4 ）分析响应曲线的稳态值与系统模型的关系
z. ..
答：当分子、分母多项式阶数相等时响应曲线稳态值为
答：当分子、分母多项式阶数相等时响应曲线稳态值为 0；当分子多项式
的阶数低于分母多项式的结束时相应曲线的稳态值为 1.
八、思考题：
分析系统零点对单位脉冲响应曲线的影响
答：当系统存在不稳定零点时，系统的阶跃响应可能有向下的峰值。
实验四 控制系统的伯德图实验
二、实验容
1 、1, ζ=0.01 ; 2, ζ=0.1 ;1,3=0.5 ;4, ζ=1 ;5, ζ=2 ;
2、
.
..
...
d) B
d
(
ned uti
n
g a M
100
50
0
-50
-100
Bode Diagram
Gm = 10.8 dB (at 31.6 rad/s) , Pm = 22.3 deg (at 16.3 rad/s)
-150
-90
g) -135
g
de (
d
ase -180
a
h
P -225
-270
10
10 10
10 10 10
Frequency (rad/s)
.
..
...
3、
k=3
实验五 控制系统的极坐标图实验
二、实验容
1 、
.
..
...
Nyquist Diagram
20
15
10
5
si x A
yra 0
nig
a mI
-5
-10
-15
-20
-1 -0.9 -0.8 -0.7 -0.6 -0.5 -0.4 -0.3 -0.2 -0.1 0
Real Axis
2 、 T1>T2 ： 绿 T2>T1 ： 蓝
.
..
...
3 、 T1>T2 ： 绿 T2>T1 ： 红
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