一、实验目的:了解和掌握带有纯滞后环节传递函数的特性分析及参数物理意义。 二、实验仪器:计算机、MATLAB软件。 三、预习要求:阅读实验指导书相关章节以及复习课文第二章第一节内容、熟悉MATLAB程序设计及SIMULINK程序设计。 四、实验内容: 1、一阶惯性加纯延迟环节 步骤与思考: A、以K0=8,T0=10,Tau=5的一阶传递函数为例,其输入单位阶跃信号,经过Matlab编程,作出传递函数 在单位阶跃信号输入情况下的响应曲线。B、分别改变参数 , 以及 的值,观察传递函数的单位阶跃响应曲线,并对其进行相关说明。
时间: 2024-03-30 10:38:57 浏览: 317
控制理论实验指导书
A、根据一阶惯性加纯延迟环节的传递函数:
G(s) = K0/(T0*s+1)*exp(-Tau*s)
其中,K0为增益,T0为时间常数,Tau为纯滞后环节的延迟时间。
将输入信号设为单位阶跃信号,即U(s) = 1/s,则输出信号Y(s)为:
Y(s) = G(s)*U(s) = K0/(T0*s+1)*exp(-Tau*s)*1/s
对上式进行拉氏变换,得到时域表达式:
y(t) = K0*(1-exp(-t/T0))*u(t-Tau)
其中,u(t-Tau)为纯滞后环节的作用,表示输出信号y(t)实际上是在输入信号u(t)延迟了Tau秒后才开始响应。
使用MATLAB编程,可以通过以下代码实现:
K0 = 8;
T0 = 10;
Tau = 5;
G = tf(K0,[T0 1],'InputDelay',Tau);
step(G);
运行程序后,可以得到单位阶跃响应曲线。
B、改变参数K0、T0、Tau的值,可以观察到传递函数的单位阶跃响应曲线的变化:
1. 改变K0的值:增加K0的值会导致系统的响应速度变快,即单位阶跃响应曲线上升的斜率变大,但同时也会导致系统的稳定性变差,可能会出现超调或振荡的情况。
2. 改变T0的值:增加T0的值会导致系统的响应速度变慢,即单位阶跃响应曲线上升的斜率变小,同时也会增强系统的稳定性,减少超调或振荡的可能性。
3. 改变Tau的值:增加Tau的值会导致纯滞后环节的延迟时间增加,使系统的响应速度变慢,即单位阶跃响应曲线的上升时间变长,同时也会增强系统的稳定性,减少超调或振荡的可能性。
需要注意的是,在具体应用中,需要根据系统的特性和要求来选择合适的参数值。
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