實(shí)驗(yàn)一、閱讀書(shū)：1-5節(jié)，學(xué)習(xí)MATLAB的相關(guān)知識(shí)及應(yīng)用。實(shí)驗(yàn)二、運(yùn)用MATLAB完成傳遞函數(shù)的表示與求解閱讀書(shū)：2-5節(jié)(用printsys或simplify(G)函數(shù)顯示必要的結(jié)果)1、自行設(shè)計(jì)并畫(huà)出一個(gè)包含串聯(lián)、并聯(lián)、局部反饋以及主反饋的自動(dòng)控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖，設(shè)定每個(gè)環(huán)節(jié)的傳遞函數(shù)(至少要包括除延遲環(huán)節(jié)之外的5種基本環(huán)節(jié))，并編程實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)圖總傳遞函數(shù)的表示和求解（要求有引出點(diǎn)移動(dòng)或比較點(diǎn)移動(dòng)等效）；2、針對(duì)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容1得到的傳遞函數(shù)（1）寫(xiě)出多項(xiàng)式形式或零極點(diǎn)形式；（2）完成多項(xiàng)式形式與零極點(diǎn)形式的相互轉(zhuǎn)換。【注】1）程序源代碼的每一行應(yīng)有行注釋?zhuān)?）依據(jù)創(chuàng)新值、專(zhuān)業(yè)知識(shí)和相應(yīng)的貢獻(xiàn)值，說(shuō)明團(tuán)隊(duì)（上限3人）每位同學(xué)的分工、貢獻(xiàn)與排序。3）提交截止日期4月3號(hào)；提交郵箱：3386629308@復(fù)習(xí)?閉環(huán)系統(tǒng)的傳遞函數(shù)?概念：時(shí)域分析法上升時(shí)間tr峰值時(shí)間tp超調(diào)量σ％調(diào)節(jié)時(shí)間ts動(dòng)/穩(wěn)態(tài)過(guò)程動(dòng)態(tài)性能指標(biāo)-----穩(wěn)態(tài)性能指標(biāo)——穩(wěn)態(tài)誤差ess結(jié)構(gòu)圖閉環(huán)傳遞函數(shù)(s)1Ts1t?一階系統(tǒng)的時(shí)域分析——-c(t)1eT內(nèi)容提要：?一階系統(tǒng)的時(shí)域分析舉例?二階系統(tǒng)的時(shí)域分析與性能改善階躍響應(yīng)t3T/4T動(dòng)態(tài)性能指標(biāo)s5%2%tr2.2T下一節(jié)內(nèi)容概要：高階系統(tǒng)的時(shí)域分析穩(wěn)定性分析/穩(wěn)態(tài)誤差計(jì)算例3.2-1已知圖示單位反饋系統(tǒng)的單位階躍響應(yīng)c(t)1eat試求:1)單位脈沖響應(yīng)2)系統(tǒng)傳遞函數(shù)ф(s)3)前向通路傳遞函數(shù)G(s)asa(s)aG(s)1(s)sdatatgtctetae()()(1)1()dt例3.2-2某溫度計(jì)插入溫度恒定的熱水后，其顯示溫度隨時(shí)間變化的規(guī)律為tc(t)1eT實(shí)驗(yàn)測(cè)得當(dāng)t=60s時(shí)溫度計(jì)讀數(shù)達(dá)到實(shí)際水溫的95％，試確定該溫度計(jì)的傳遞函數(shù)。1ts3T60(s)5%20s1例3.2-3設(shè)系統(tǒng)傳遞函數(shù)G(s)=現(xiàn)采用負(fù)反饋方式，如圖所示，欲將系統(tǒng)的時(shí)間常數(shù)減小到原來(lái)的0.1倍，且保證原系統(tǒng)增益不變，試確定參數(shù)Ko和KH的取值T0.2K10Gs()()sK00.21()KGsH10K0110KH110KH0.0210K0110KHKH0.90.2110sK10K0H0.2s110K10110KOH數(shù)學(xué)模型階躍響應(yīng)動(dòng)態(tài)性能3-3二階系統(tǒng)的時(shí)域響應(yīng)一、數(shù)學(xué)模型結(jié)構(gòu)圖開(kāi)環(huán)傳遞函數(shù)G(s)Ks(Tms1)GsK()n2閉環(huán)傳遞函數(shù)()s2221()GsTssKms2nsn術(shù)語(yǔ)無(wú)阻尼自然振蕩頻率阻尼比22Kn1Tm特征方程2TmKs2nsn0特征根s1,2nn21阻尼比、特征根與零極點(diǎn)圖s1,2nn211過(guò)阻尼狀態(tài)s1,2nn211臨界阻尼狀態(tài)s1,2nn01欠阻尼狀態(tài)s1,2njn12sj名詞：衰減系數(shù)n1,2d2阻尼振蕩頻率dn10無(wú)阻尼狀態(tài)s1,2jn阻尼角βcos二、單位階躍響應(yīng)2n1C(s)(s)1(s)22s2nsns?無(wú)阻尼系統(tǒng)（ζ=0）n211sCs()2222ssnssnc(t)1cosnt?臨界阻尼（ζ=1）n21n1C(s)22s(sn)s(sn)snc(t)1(nt1)ent?欠阻尼系統(tǒng)（0<ζ<1）C(s)(s)1(s)n21s22nsn2s1s2ns(sn)2n2(12)1sdets(s)2d2d(s)2d2121c(t)1etcostetsint1et(costsint)tdddd12d1e(12costsint)2dd?包絡(luò)線(xiàn)收斂速率取決于σ（極點(diǎn)到虛軸的距離）?響應(yīng)的阻尼振蕩頻率取決于ωd（極點(diǎn)的實(shí)軸的距離）11etsin(t)12d?過(guò)阻尼系統(tǒng)（ζ>1）T1>T2n21C(s)(s)1(s)22s2nsnss1,2nn21121設(shè)s1nn1T1nTTs121122T2nnT1T21T1T22T1T22T1T21Cs()TT12111()()ss11sTsTss(1)(1)12TT12ttT1T1T2T2c(t)1eeT1T2T1T2二階系統(tǒng)響應(yīng)特點(diǎn)1、=0時(shí)，等幅振蕩；2、0<<1時(shí)，越小，振蕩越嚴(yán)重，超調(diào)越大,衰減越慢；3、=1時(shí)，處于衰減振蕩與單調(diào)變化的臨界狀態(tài)；4>1時(shí)，越大，曲線(xiàn)單調(diào)上升過(guò)程越緩慢；在一定下，欠阻尼系統(tǒng)比臨界阻尼系統(tǒng)更快達(dá)到穩(wěn)態(tài)值；過(guò)阻尼系統(tǒng)反應(yīng)遲緩，故一般二階系統(tǒng)都設(shè)計(jì)成欠阻尼系統(tǒng)(取(0.4~0.8))判斷正誤在聊天區(qū)的答復(fù)模式（實(shí)名+）按題排序的T/F1、傳遞函數(shù)是系統(tǒng)輸出的拉氏變換和輸入的拉氏變換之比。2、信號(hào)流圖既適用于線(xiàn)性系統(tǒng)也適用于非線(xiàn)性系統(tǒng)。3、梅森公式既適用于信號(hào)流圖也適用于結(jié)構(gòu)圖。4、開(kāi)環(huán)傳遞函數(shù)等于1的系統(tǒng)為單位反饋系統(tǒng)。5、一階線(xiàn)性系統(tǒng)的時(shí)間常數(shù)越大，則系統(tǒng)的響應(yīng)速度越快。6、一階線(xiàn)性系統(tǒng)為慣性環(huán)節(jié)。三、動(dòng)態(tài)過(guò)程分析特征參量阻尼比對(duì)系統(tǒng)響應(yīng)具有決定性的影響自然頻率1、欠阻尼系統(tǒng)（0<ζ<1）tec(t)1sin(dt)1)上升時(shí)間12階躍響應(yīng)從零到第一次達(dá)到穩(wěn)態(tài)值的時(shí)間etrtc(tr)1sin(dtr)112drtrd2）峰值時(shí)間階躍響應(yīng)由零上升到第一個(gè)峰值所需的時(shí)間etdc(tp)c(t)1sin(dt)012dtdc(t)etetttp2sin(dtp)d2cos(dtp)011dtsin(t)0tpdpdtrdetc(t)12sin(dt)3）超調(diào)量1超調(diào)量發(fā)生在ttp時(shí)刻，將ttp代入teptp12c(tp)12sin()1e1e1c(tp)c()12%100%e100%c()4）調(diào)節(jié)時(shí)間tsec()c(ts)2sin(dts)0.05(或0.02)t1es0.05113.52ts(ln0.05ln)1120.02114.4（0.3<ζ<0.8）ts(ln0.02ln2)1討論動(dòng)態(tài)性能、系統(tǒng)參數(shù)及極點(diǎn)分布之間的關(guān)系系統(tǒng)極點(diǎn)遠(yuǎn)離虛軸，按圖示圓弧軌跡移動(dòng)系統(tǒng)極點(diǎn)按圖示的射線(xiàn)軌跡移動(dòng)KnTm12TmK系統(tǒng)極點(diǎn)按圖示的垂直線(xiàn)移動(dòng)2、過(guò)阻尼系統(tǒng)（ζ>1）n111T1T2T1T21T1T2C(s)(s)1(s)(T1s1)(T2s1)sT1Tt1T2Tt22T1T22T1T2c(t)1eeT1T2T1T2ct()0.95tsf(T1)x()調(diào)節(jié)時(shí)間sTT12查圖法1,T1T2ts4.75T15%2上升時(shí)間11.5trn若T1>4T2,則稱(chēng)-1/T1為主導(dǎo)極點(diǎn)tT1T1c(t)1eT1T2例3.3-1控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖如圖（1）當(dāng)開(kāi)環(huán)增益K=10時(shí)，求系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)性能指標(biāo);（2）確定使系統(tǒng)阻尼比ζ=0.707時(shí)K值.(1)K10nTm10.52TKm23.5tp20.363%e1100%16.3%ts5%0.7n1n(2)K=5例3.3-2系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖和單位階躍響應(yīng)如圖所示試求K1,K2,aKK12K1n2()s222sasKss22nnK1n21Csss()()1()22sss2