实验一 二阶系统时域分析
一、实验目的
1、研究二阶系统的两个重要参数ζ、Wn 与系统结构之间的关系。

2、观察系统在阶跃输入作用下的响应，运用基本理论，分析系统过渡过程特点及各种参数对其过程的影响，从而找出改善系统动态性能的方法，并在实验中加以验证。

3、学习二阶系统阶跃响应的测试方法。

4、掌握开怀传递函数与闭环传递函数之间的对应关系，以及ζ、Wn 与传递函数之间的关系。

二、实验内容
选择适当的元器件建立单位负反馈二阶系统。

开怀传递函数由积分环节和惯性环节构成：
令T 1 =T 2=T
1、设T=1
改变K 值，使阻尼比ζ，分别为0、0.5、0.7、1、1.5；观察并记录在单位阶跃信号作用下，不同阻尼比时，系统输出响应曲线，并测量系统的超调量 σ％、上升时间t r 、峰值时间t P 、调节时间t S 。

2、设定K 值
使ζ=0.707，改变时间常数T ，观察并记录在单位阶跃信号作用下，系统输出曲线，并测量系统的超调量σ％、上升时间t r 、峰值时间t P 、调节时间t S 。

并与（1）的结果加以比较。

3、改变时间常数
使T 1 不等于T 2，观察并记录输出波形的变化情况。

)1()(21+=S T S T K
s G
实验二 线性系统复域分析
一、实验目的
1、掌握根轨迹的画法。

2、熟练应用根轨迹分析系统特性。

二、实验内容
1、 给出反馈系统， H(S)=1,绘制根轨迹，并判断系统的稳定性。

若H(S)改为H(S)=1+2S ，重新绘制系统根轨迹，判断系统的稳定性，
分析H(S)所产生的效应。

2、 给出两个单位负反馈系统的开环传递函数分别为
绘制两个系统的根轨迹，在根轨迹上确定K=10时，系统的闭环极点，就锁确定的闭环极点和零点的分布，定性分析系统的稳态性能和动态性能。

测量系统的阶跃响应曲线，对所做分析加以验证比较，说明开环零点对系统的作用。

)
10)(1()
9()(22+++=s s s s K s G )5)(2()(2++=s s s K s G )10)(1()5.0()(21+++=s s s s K s G
实验三 频域分析
一、实验目的
1、掌握系统的频率域指标的测量及含义。

建立起频率域指标与时间域指标间的联系。

2、学会用频率域指标分析控制系统的特性。

二、实验内容
1、给出不同阻尼比的二阶系统
绘制系统的Bode 图、闭环幅频特性，测量相角裕度PM 、剪切频率Wc 、幅值裕度GM 、相角交接频率Wg 、相对谐振峰值Mr 、谐振频率Wr 、带宽频率Wb ，有这些指标分析系统的性能。

观察系统的单位阶跃响应曲线，估计指标上升时间tr 、峰值时间tp 、调节时间ts 、超调量σ％，验证用频率域指标分析结果，建立起σ％于PM 、Wc 与tp 、ts 之间的关系。

2、给定高阶系统的开环传递函数为 ，绘制系统的Bode 图、闭环幅频特性，测量相角裕度PM 、剪切频率wc 、幅值裕度GM 、相角交界
频率wg 、相对谐振峰值Mr 、谐振频率Wr 、带宽截止频率Wb 、中频区宽度H ，由这些指标分析该闭环系统的性能。

3、给定高阶系统的开环传递函数为 ，T 1 、T 2 分别为（T 1 =1 ，T 2 =3）；（T 1 =1 ，T 2 =1）；（T 1 =3 ，T 2 =1）。

绘制系统的Bode 图、闭环幅频特性，测量系统的以上性能指标，分析系统的稳定性。

4、给定非最小相位系统的开环传递函数 ，绘制系统的Bode 图、闭环幅频特性，测量系统的以上性能指标，分析系统的稳定性。

)12()51(5)(++=S S S s G )1()1(5)(21++=S T S S T s G 125)(-=S s G
实验四线性系统综合
一、实验目的
1、掌握控制系统各种串联控制器的特性。

2、熟练应用各种校正方法与校正系统。

二、实验内容
1、对下列给出的各被控系统，按照对应的性能指标要求，设计串联补偿器
在设计过程中，请使用超前、迟后、迟后—超前这些基本的补偿器。

如果这些补偿器不能满足特性要求，请使用其他补偿结构。

在每一种情况，请给出你的设计结果：补偿器传递函数、补偿前后的闭环传递函数、根轨迹图、Bode图、闭环幅频特性、闭环单位阶跃响应曲线、超调量σ％、调节时间ts、相角裕度PM、剪切频率Wc、幅值裕度GM、相角交接频率Wg、相对谐振峰值Mr、谐振频率Wr、带宽频率Wb。

2、补偿器的设计
必须符合实际情况要求，即要保证补偿器极点与零点的比值小于2。

如果这个比值必须大于20才能满足要求，则要将该补偿器分级实现。

原因在于较大的比值，会使在实际补偿电器元件选择遇到困难。

1)G(S)=200/S(0.1S+1)；PM≥45°，wc≥50rad/s
2)G(S)=1/S(S+1)(S+5)；ζ≥0.707，ts≤4s，tr≥3s。