典型環(huán)節(jié)動態(tài)特性的仿真

1、-市職業(yè)大學(xué)實訓(xùn)報告院系 電子信息工程學(xué)院 班級*實訓(xùn)名稱 典型環(huán)節(jié)動態(tài)特性的仿真 實訓(xùn)日期一、實訓(xùn)目的1、掌握典型環(huán)節(jié)仿真構(gòu)造圖的建立方法；2、 通過觀察典型環(huán)節(jié)在單位階躍信號作用下的動態(tài)特性，熟悉各種典型環(huán)節(jié)的響應(yīng)曲線。2、定性了解各參數(shù)變化對典型環(huán)節(jié)動態(tài)特性的影響。3、初步了解MATLAB中SIMULINK 的使用方法。二、實訓(xùn)容掌握比例、積分、一階慣性、實際微分、振蕩環(huán)節(jié)的動態(tài)特性。例 觀察實際微分環(huán)節(jié)的動態(tài)特性(1) 連接系統(tǒng), 如以下圖:(2) 參數(shù)設(shè)置: 用鼠標(biāo)雙擊階躍信號輸入模塊，設(shè)置信號的初值和終值，采樣時間sample time 和階躍時間step time；用鼠標(biāo)雙擊實際

2、微分環(huán)節(jié),設(shè)Kd=1,Td=1；用鼠標(biāo)雙擊示波器,設(shè)置適宜的示波器參數(shù)；(3) 在simulation/paramater中將仿真時間(Stop Time )設(shè)置為10秒；(4) 仿真:simulation/start，仿真結(jié)果如圖1-1所示；(5) 改變Td、Kd，觀察仿真結(jié)果有什么變化。圖1-1 實際微分環(huán)節(jié)的動態(tài)特性圖第1頁共7頁指導(dǎo)教師簽名市職業(yè)大學(xué)實訓(xùn)報告院系 電子信息工程學(xué)院 班級*實訓(xùn)名稱 典型環(huán)節(jié)動態(tài)特性的仿真 實訓(xùn)日期慣性環(huán)節(jié)建立如以下圖1所示的仿真構(gòu)造圖，K值為1，并保持不變；T值依次為1,2和3，運行得到階躍響應(yīng)曲線圖2：圖1 慣性環(huán)節(jié)仿真構(gòu)造圖 T值不同圖2 慣性環(huán)節(jié)T

3、值不同的階躍響應(yīng)曲線建立如以下圖2所示的仿真構(gòu)造圖，T值為1，并保持不變；K值依次為1,2和3，運行得到階躍響應(yīng)曲線圖3：圖3 慣性環(huán)節(jié)仿真構(gòu)造圖 K值不同第2頁共7頁指導(dǎo)教師簽名市職業(yè)大學(xué)實訓(xùn)報告院系 電子信息工程學(xué)院 班級*實訓(xùn)名稱 典型環(huán)節(jié)動態(tài)特性的仿真 實訓(xùn)日期圖4 慣性環(huán)節(jié)K值不同的階躍響應(yīng)曲線分析結(jié)果：在同一信號的作用下，T時間常數(shù)越大，系統(tǒng)到達(dá)穩(wěn)態(tài)所需的時間越長；K比例系數(shù)越大，系統(tǒng)的最終穩(wěn)態(tài)值越大。同時可以看出，在慣性環(huán)節(jié)中，輸出量不能瞬時完成與輸出量完全一致的變化。積分環(huán)節(jié)建立如以下圖5所示的仿真構(gòu)造圖，T值依次為1,0.5和2，運行得到階躍響應(yīng)曲線圖6：圖5 積分環(huán)節(jié)仿真構(gòu)

4、造圖第3頁共7頁指導(dǎo)教師簽名市職業(yè)大學(xué)實訓(xùn)報告院系 電子信息工程學(xué)院 班級*實訓(xùn)名稱 典型環(huán)節(jié)動態(tài)特性的仿真 實訓(xùn)日期圖6 積分環(huán)節(jié)T值不同的階躍響應(yīng)曲線結(jié)果分析：在同一坐標(biāo)軸中繪出r(t)-t和c(t)-t曲線，可以看出，r(t)-t和c(t)-t的交點的橫坐標(biāo)t就是積分時間常數(shù)T。同時可以看出，在積分環(huán)節(jié)中，輸出量與輸入量對時間的積分成正比。常利用積分環(huán)節(jié)來改善系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)性能。比例環(huán)節(jié)建立如以下圖7所示的仿真構(gòu)造圖，K值依次為0.5,1.2和2，運行得到階躍響應(yīng)曲線圖8：圖7 比例環(huán)節(jié)仿真構(gòu)造圖第4頁共7頁指導(dǎo)教師簽名市職業(yè)大學(xué)實訓(xùn)報告院系 電子信息工程學(xué)院 班級*實訓(xùn)名稱 典型環(huán)節(jié)動態(tài)特

5、性的仿真 實訓(xùn)日期圖8 比例環(huán)節(jié)K值不同的階躍響應(yīng)曲線結(jié)果分析：在同一坐標(biāo)軸中繪出r(t)-t和c(t)-t曲線，可以看出，比例環(huán)節(jié)的特點是，其輸出不失真、不延時、成比例地復(fù)現(xiàn)輸入信號的變化，即信號的傳遞沒有慣性。振蕩環(huán)節(jié)建立如以下圖9所示的仿真構(gòu)造圖，n2的值保持1不變，依次為2,1,0.5和0，運行得到階躍響應(yīng)曲線圖10：圖9 振蕩環(huán)節(jié)值不同第 5 頁共 7 頁指導(dǎo)教師簽名市職業(yè)大學(xué)實訓(xùn)報告院系 電子信息工程學(xué)院 班級*實訓(xùn)名稱 典型環(huán)節(jié)動態(tài)特性的仿真 實訓(xùn)日期圖10 振蕩環(huán)節(jié)值不同的階躍響應(yīng)曲線結(jié)果分析：從上圖中可以看出，取不同值時，對應(yīng)的單位階躍響應(yīng)曲線不同。值越大，系統(tǒng)的平穩(wěn)性越好，

6、超調(diào)越?。恢翟叫?，系統(tǒng)響應(yīng)振蕩越強，振蕩頻率越高。當(dāng)=0時，系統(tǒng)輸出為等幅振蕩，不能正常工作，屬不穩(wěn)定。實際微分建立如以下圖11所示的仿真構(gòu)造圖，T值依次為1,2和0.1，運行得到階躍響應(yīng)曲線圖12：圖11 實際微分環(huán)節(jié) T值不同第 6 頁共 7 頁指導(dǎo)教師簽名. z-市職業(yè)大學(xué)實訓(xùn)報告院系 電子信息工程學(xué)院 班級*實訓(xùn)名稱 典型環(huán)節(jié)動態(tài)特性的仿真 實訓(xùn)日期圖12 實際微分環(huán)節(jié)T值不同的階躍響應(yīng)曲線結(jié)果分析：從上圖中可以看出，實際微分環(huán)節(jié)的輸出與輸入信號對時間的微分成正比，即輸出反映了輸入信號的變化率，而不是反映輸入量本身的大小。常用微分環(huán)節(jié)來改善系統(tǒng)的動態(tài)性能。三、實訓(xùn)中遇到的問題及解決方法

7、示波器所顯示的圖像是黑色底的，不利于打印后的觀察。可在MATLAB的工作區(qū)輸入語句“set(0,'ShowHiddenHandles','On')，按回車；再輸入“set(gcf,'menubar','figure')，按回車?？稍谔摂M的示波器上得到一行菜單欄，可進展相關(guān)操作。四、思考題1、積分環(huán)節(jié)中的時間常數(shù)，如何從記錄的單位階躍響應(yīng)曲線上求得.在同一坐標(biāo)軸中繪出r(t)-t和c(t)-t曲線，r(t)-t和c(t)-t的交點的橫坐標(biāo)t就是積分時間常數(shù)T。2、如何求慣性環(huán)節(jié)的時間常數(shù).慣性環(huán)節(jié)的方框圖如以下圖所示：T就是時間常數(shù),但要注意，分母的常數(shù)項必須是1，