实 验 报 告
（ 2010/2011学年 第一学期）
课程名称 自动控制原理
实验名称 控制系统的时域分析
实验时间
2010
年 11 月 27 日
指导单位 自动化学院 指导教师 程艳云
学生姓名
学院(系) 自动化
班级学号 专 业
一、实验目的：
1． 观察控制系统的时域响应； 2． 记录单位阶跃响应曲线；
3． 掌握时间响应分析的一般方法； 4． 初步了解控制系统的调节过程。 二、实验步骤：
1． 开机进入Matlab6.1运行界面。
2． Matlab 指令窗："Command Window". 运行指令：con_sys; 进入本次实验主界面。
三、实验内容：
1、 观察一阶系统G=1/(T+s) 的时域响应：
取不同的时间常数T ，分别观察该系统的脉冲响应、阶跃响应、斜坡响应以及单位加速度响应。 T=3时：
T=14时：
2、 二阶系统的时域性能分析：
（1） 调节时间滑块，使阶跃响应最终出现稳定值。 （2） 结合系统的零极点图，观察自然频率与阻尼比对极点位置的影响。 自然频率改变极点坐标，自然频率越小极点坐标越小 阻尼比改变阻尼角的大小，阻尼比越小阻尼角越大
（3） 结合时域响应图，观察自然频率与阻尼比对阶跃响应的影响。 自然频率增大，Tr ，Tp ，Ts 减小，超调量不变
阻尼比增大，Tr ，Tp ，Ts 不变，超调量增大
（4） 调节自然频率与阻尼比，要求：
Tr
超调不大于5％.
记录下满足上述要求的自然频率与阻尼比。
3. 结合《自动控制原理》一书，Page 135，题3_10. 分别观察比例_微分与测速反
馈对二阶系统性能的改善。
(1).按原始的调节参数输入，调节时间滑块，使阶跃响应最终出现稳定值。
(2).采用不同的G 输入，观察各项性能指数。
(3).分别取不同的K3，观察比例_微分控制对系统性能的改善。
比例微分控制对系统的影响：增大系统的阻尼比，使系统的超调量减少，调节时间缩短。
（4）设置不同的K4，观察测速反馈对系统性能的影响。
测速反馈控制对系统的影响：增大系统的阻尼比，会降低开环增益。 (5).调节各个参数，使系统阶跃响应满足：
上升时间Tr
四、实验小结
（1）通过matlab 实验 作图比较系统在不同作用下的响应，通过对图形的观察，更加生动形象的了解到了测速反馈控制和微分billion 控制对系统的不同影响。
（2）通过实验也更加明白：一阶系统都是稳定的，响应速度的快慢和时间常数有关，时间常数越小，响应越迅速；时间常数越大，响应越慢。
（3）二阶系统只有在极点都位于S 平面的左半平面时才是稳定的。二阶系统的动态性能和稳态性能，可以通过测速反馈和比例微分来改善二阶系统的动态性能。
实 验 报 告
（ 2010/2011学年 第一学期）
课程名称 自动控制原理
实验名称 控制系统的时域分析
实验时间
2010
年 11 月 27 日
指导单位 自动化学院 指导教师 程艳云
学生姓名
学院(系) 自动化
班级学号 专 业
一、实验目的：
1． 观察控制系统的时域响应； 2． 记录单位阶跃响应曲线；
3． 掌握时间响应分析的一般方法； 4． 初步了解控制系统的调节过程。 二、实验步骤：
1． 开机进入Matlab6.1运行界面。
2． Matlab 指令窗："Command Window". 运行指令：con_sys; 进入本次实验主界面。
三、实验内容：
1、 观察一阶系统G=1/(T+s) 的时域响应：
取不同的时间常数T ，分别观察该系统的脉冲响应、阶跃响应、斜坡响应以及单位加速度响应。 T=3时：
T=14时：
2、 二阶系统的时域性能分析：
（1） 调节时间滑块，使阶跃响应最终出现稳定值。 （2） 结合系统的零极点图，观察自然频率与阻尼比对极点位置的影响。 自然频率改变极点坐标，自然频率越小极点坐标越小 阻尼比改变阻尼角的大小，阻尼比越小阻尼角越大
（3） 结合时域响应图，观察自然频率与阻尼比对阶跃响应的影响。 自然频率增大，Tr ，Tp ，Ts 减小，超调量不变
阻尼比增大，Tr ，Tp ，Ts 不变，超调量增大
（4） 调节自然频率与阻尼比，要求：
Tr
超调不大于5％.
记录下满足上述要求的自然频率与阻尼比。
3. 结合《自动控制原理》一书，Page 135，题3_10. 分别观察比例_微分与测速反
馈对二阶系统性能的改善。
(1).按原始的调节参数输入，调节时间滑块，使阶跃响应最终出现稳定值。
(2).采用不同的G 输入，观察各项性能指数。
(3).分别取不同的K3，观察比例_微分控制对系统性能的改善。
比例微分控制对系统的影响：增大系统的阻尼比，使系统的超调量减少，调节时间缩短。
（4）设置不同的K4，观察测速反馈对系统性能的影响。
测速反馈控制对系统的影响：增大系统的阻尼比，会降低开环增益。 (5).调节各个参数，使系统阶跃响应满足：
上升时间Tr
四、实验小结
（1）通过matlab 实验 作图比较系统在不同作用下的响应，通过对图形的观察，更加生动形象的了解到了测速反馈控制和微分billion 控制对系统的不同影响。
（2）通过实验也更加明白：一阶系统都是稳定的，响应速度的快慢和时间常数有关，时间常数越小，响应越迅速；时间常数越大，响应越慢。
（3）二阶系统只有在极点都位于S 平面的左半平面时才是稳定的。二阶系统的动态性能和稳态性能，可以通过测速反馈和比例微分来改善二阶系统的动态性能。