北京工业大学控制工程实验报告.doc

【北京工业大学控制工程实验报告】 本实验报告详细探讨了控制工程的基础知识，主要涉及控制系统阶跃响应、脉冲响应和伯德图等关键概念。实验报告涵盖了三个主要部分：控制系统的阶跃响应实验、脉冲响应实验以及伯德图实验。 在**控制系统的阶跃响应实验**中，通过建立传递函数`num=[10];den=[1 2 10];`，分析了系统的动态特性。实验结果显示，系统的阶跃响应峰值为1.35，超调百分比为35.1%，峰值时间为1.06秒。此外，通过`damp(den)`计算出系统的阻尼比和无阻尼振荡频率，进一步理解了系统响应特性的变化规律。阻尼比ζ决定了系统的振荡性质，当ζ<1时，系统有振荡，而ζ>1则表示无振荡。无阻尼振荡频率则影响了系统的响应速度，频率越高，响应越快。理论值与实验值的比较显示，系统的响应特性符合预期。 在**控制系统的脉冲响应实验**中，同样分析了系统的动态行为。脉冲响应的峰值为2.0853，峰值时间约为0.4197秒，过渡时间和稳态值也进行了比较。这里，阻尼比和无阻尼振荡频率对脉冲响应的影响与阶跃响应类似，但重点在于脉冲响应能更细致地揭示系统的瞬态行为。 **伯德图实验**部分，通过绘制系统的伯德图，展示了频率域内的增益和相位特性。伯德图有助于理解和评估系统的稳定性、响应速度和频率选择性。例如，当ζ分别为0.01、0.1、0.5、1和2时，可以看出随着阻尼比的增大，系统的幅频特性逐渐平滑，相位变化也更为平稳，这反映了系统稳定性和响应速度的变化。 实验报告还要求分析了响应曲线的初值（零初值和非零初值）与系统模型的关系，以及稳态值与系统模型的关系。初值取决于分子多项式和分母多项式的相对阶数，而稳态值通常在分子多项式阶数低于分母多项式时为1，否则为0。 报告中的思考题讨论了系统零点对阶跃响应和脉冲响应的影响。不稳定零点可能导致阶跃响应出现负向峰值，增加系统振荡，从而影响系统性能。 该实验报告全面地探究了控制系统的基本特性，包括动态响应和频率特性，这对于理解和设计实际控制系统至关重要。通过对实验数据的分析，学生能够深入理解控制系统的关键参数如何影响系统的动态行为，并为未来的控制工程设计提供理论基础。