实验六① 典型环节的MATLAB 仿真
实验内容
1.按下列各典型环节的传递函数,建立相应的SIMULINK 仿真模型,观察并记录其单位阶跃响应波形.
① 比例环节1)(1=s G SIMULINK 仿真模型:
单位阶跃响应波形:
② 惯性环节1
1)(1+=
s s G SIMULINK 仿真模型:
单位阶跃响应波形:
③ 积分环节s
s G 1)(1
SIMULINK 仿真模型:
单位阶跃响应波形:
④ 微分环节s s G =)(1 SIMULINK 仿真模型:
单位阶跃响应波形:
⑤ 比例+微分环节(PD)2)(1+=s s G SIMULINK 仿真模型:
单位阶跃响应波形:
⑥ 比例+积分环节(PI)s
s G 11)(1+=
SIMULINK 仿真模型:
单位阶跃响应波形:
2.观察1
()1
G s Ts =
+,随着T 的变化输出波形的变化
T=1时:
T=2时:
T=5时:
T=50时:
结论:随着T的增大,输出波形的变化会越来越慢.
实验六② 典型系统的时域响应和稳定性分析
1.实验目的
(1)研究二阶系统的特征参数（n ως，）对过渡过程的影响。

(2)研究二阶对象的三种阻尼比下的响应曲线和系统的稳定性。

(3)熟悉Routh 判据，用Routh 判据对三阶系统进行稳定性分析。

2.实验原理及内容
(1)典型的二阶系统稳定性分析(取T0=1,T1=0.2,K1=200/R,其中R=10,50,160,200) ●
结构框图
●
模拟电路图
● 系统的开环传递函数
To K K S T S To
K S T ToS K s G /;
)
1(/)1()(11111=+=+=
开环增益
● 实验内容
(1)先算出临界阻尼，欠阻尼，过阻尼时电阻R 的理论值，再将理论值应用于模拟电路中，观察二阶系统的动态性能及稳定性，应与理论分析基本吻合。

图1.14中的：
40
1025;1010/5/2)(;
/200;2.0;111
2
122211R R T K T K s s T K s s s W R K s T s To n n n n n ====
++=++====ωςωωςωω其中：闭环传递函数为： (2)典型的三阶系统稳定性分析 （T0=1,T1=0.1,T2=0.5,K=8,12,20）
●
结构框图
● 模拟电路图
● 系统的开环传递函数
2020120)()(1/500;)
15.0)(11.0(/500)()(23=+++⇒=+=++=
K s s s s H s G R K S S S R
s H s G 系统统特征方程开环传递函数：
实验前由Routh 判据得Routh 阵列为：
200
20)3/5(201220
10123K s K s K s s +- 为保证系统稳定，第一列各值应为正数：⎪⎩⎪⎨⎧>>+-0
2002035
K K 得：
系统不稳定
系统临界稳定
系统稳定Ω
<⇒>Ω=⇒=Ω>⇒<<K R K K R K K R K 7.4112
7.41127.41120
3.实验步骤：
(1)将信号源单元的“ST ”端插针与“S ”端插针用“短路块”短接。

由于每个运放单元均设置了锁零场效应管，所以运放具有锁零功能。

将开关分别设在“方波”挡和“500ms~12s ”挡，调节调幅和调频电位器，使得”OUT “端输出的方波幅值为1V ，周期为10s 左右。

(2)典型二阶系统瞬态性能指标的测试：
● 按模拟电路图1.14接线，将方波信号接至输入端，取R=30K 。

●用示波器观察系统的响应曲线C(t)，测量并记录超调量，峰值时间和调整时间。

●分别按R=10，50，160，200K改变系统开环增益，观察响应曲线C(t)，测量并记录性
能指标及系统的稳定性。

并将测量值和计算值进行比较。

将实验结果填入下表内。

(3)典型三阶系统的性能：
●按图1.16接线，将方波信号接至输入端，取R=30K。

●观察系统的响应曲线，并记录波形。

●减小开环增益（R=41.7K;100K），观察响应曲线，并将实验结果填如下表内。

(4)实验现象分析
二阶系统记录表
参数项目R
(KΩ)
ωn ζC(tp) C(∞) K Mp(%) Tp (s) Ts (s) 响应情况
理
论
值
测
量
值
理
论
值
测
量
值
理
论
值
测
量
值
1
0<
<ς
1
=
ς
1
>
ς
三阶系统记录表
R(KΩ) K开环增益稳定性。