《控制系统MATLAB仿真》实验讲义(11级)
《Matlab与控制系统仿真》实验指导书
机械与汽车工程学院《Matlab控制系统仿真》实验指导书学院班级姓名学号浙江科技学院机械与汽车工程学院制实验一 MATLAB语言基本命令1 实验目的1. 掌握科学计算的有关方法，熟悉MA TLAB语言及其在科学计算中的运用；2. 掌握MATLAB的命令运行方式和M文件运行方式；3. 掌握矩阵在MA TLAB中的运用。
2 实验器材计算机WinXP、Matlab7.0软件3 实验内容(1). 输入A=[7 1 5;2 5 6;3 1 5]，B=[1 1 1; 2 2 2;3 3 3]，在命令窗口中执行下列表达式，掌握其含义：A(2, 3) A(:,2) A(3,:) A(:,1:2:3)A(:,3).*B(:,2) A(:,3)*B(2,:) A*B A.*BA^2 A.^2 B/A B./A(2).输入C=1:2:20，则C（i）表示什么？其中i=1,2,3, (10)(3).查找已创建变量的信息，删除无用的变量；(4). 试用help命令理解下面程序各指令的含义：cleart =0:0.001:2*pi;subplot(2,2,1);polar(t, 1+cos(t))subplot(2,2,2);plot(cos(t).^3,sin(t).^3)subplot(2,2,3);polar(t,abs(sin(t).*cos(t)))subplot(2,2,4);polar(t,(cos(2*t)).^0.5)4 实验步骤：打开MA TLAB程序，将实验内容中的题目依次输入MATLAB中，运行得到并记录结果，最后再对所得结果进行验证。
5 实验报告要求记录实验数据,理解其含义实验二 MATLAB语言程序设计1 实验目的（1）掌握Matlab程序的编制环境和运行环境。
（2）掌握Matlab程序的编写方法。
（3）能编写基本的数据处理Matlab程序。
（4）能编写基本的数据可视化Matlab程序。
2 实验器材计算机WinXP、Matlab7.0软件3 实验内容(1) Matlab脚本文件编写和执行(2) Matlab 函数文件的编写和调用(3) nargm和nargout函数使用方法(4) 局部变量与全局变量使用4 实验步骤1、Matlab命令文件编写(1) 建立自己工作目录，如/Mywork。
控制系统matlab仿真讲义
MATLAB实验报告3-控制系统仿真
MATLAB 实验报告3 控制系统仿真1、一个传递函数模型： )6()13()5(6)(22++++=s s s s s G 将该传递函数模型输入到MATLAB 工作空间。
num=6*[1，5];den=conv(conv([1，3，1]，[1，3，1])，[1，6]);tf(num,den)2、 若反馈系统为更复杂的结构如图所示。
其中2450351024247)(234231+++++++=s s s s s s s s G ，s s s G 510)(2+=，101.01)(+=s s H 则闭环系统的传递函数可以由下面的MATLAB 命令得出：>> G1=tf([1,7,24,24],[1,10,35,50,24]);G2=tf([10,5],[1,0]);H=tf([1],[0.01,1]);G_a=feedback(G1*G2,H)得到结果：Transfer function:0.1 s^5 + 10.75 s^4 + 77.75 s^3 + 278.6 s^2 + 361.2 s + 120 -------------------------------------------------------------------- 0.01 s^6 + 1.1 s^5 + 20.35 s^4 + 110.5 s^3 + 325.2 s^2 + 384 s + 1203、设传递函数为：61166352)(2323++++++=s s s s s s s G 试求该传递函数的部分分式展开num=[2,5,3,6];den=[1,6,11,6];[r,p,k]=residue(num,den)图 复杂反馈系统4、给定单位负反馈系统的开环传递函数为：)7()1(10)(++=s s s s G 试画出伯德图。
利用以下MATLAB 程序，可以直接在屏幕上绘出伯德图如图20。
>> num=10*[1,1];den=[1,7,0];bode(num,den)5、已知三阶系统开环传递函数为：)232(27)(23+++=s s s s G画出系统的奈氏图，求出相应的幅值裕量和相位裕量，并求出闭环单位阶跃响应曲线。
《MATLAB与控制系统仿真》实验报告
《MATLAB与控制系统仿真》实验报告一、实验目的本实验旨在通过MATLAB软件进行控制系统的仿真，并通过仿真结果分析控制系统的性能。
二、实验器材1.计算机2.MATLAB软件三、实验内容1.搭建控制系统模型在MATLAB软件中，通过使用控制系统工具箱，我们可以搭建不同类型的控制系统模型。
本实验中我们选择了一个简单的比例控制系统模型。
2.设定输入信号我们需要为控制系统提供输入信号进行仿真。
在MATLAB中，我们可以使用信号工具箱来产生不同类型的信号。
本实验中，我们选择了一个阶跃信号作为输入信号。
3.运行仿真通过设置模型参数、输入信号以及仿真时间等相关参数后，我们可以运行仿真。
MATLAB会根据系统模型和输入信号产生输出信号，并显示在仿真界面上。
4.分析控制系统性能根据仿真结果，我们可以对控制系统的性能进行分析。
常见的性能指标包括系统的稳态误差、超调量、响应时间等。
四、实验步骤1. 打开MATLAB软件，并在命令窗口中输入“controlSystemDesigner”命令，打开控制系统工具箱。
2.在控制系统工具箱中选择比例控制器模型，并设置相应的增益参数。
3.在信号工具箱中选择阶跃信号，并设置相应的幅值和起始时间。
4.在仿真界面中设置仿真时间，并点击运行按钮，开始仿真。
5.根据仿真结果，分析控制系统的性能指标，并记录下相应的数值，并根据数值进行分析和讨论。
五、实验结果与分析根据运行仿真获得的结果，我们可以得到控制系统的输出信号曲线。
通过观察输出信号的稳态值、超调量、响应时间等性能指标，我们可以对控制系统的性能进行分析和评价。
六、实验总结通过本次实验，我们学习了如何使用MATLAB软件进行控制系统仿真，并提取控制系统的性能指标。
通过实验，我们可以更加直观地理解控制系统的工作原理，为控制系统设计和分析提供了重要的工具和思路。
七、实验心得通过本次实验，我深刻理解了控制系统仿真的重要性和必要性。
MATLAB软件提供了强大的仿真工具和功能，能够帮助我们更好地理解和分析控制系统的性能。
控制系统MATLAB仿真实验指导书
实验5. 控制理论仿真实验1 控制系统的建模一、实验目的1.学习在命令窗口建立系统模型的方法；2.学习如何在三种模型之间相互转换；3.学习如何用仿真工具建模。
二、相关知识1.传递函数模型设连续系统的传递函数为：nn n n m m m m a s a s a s a b s b s b s b s den s num s G ++++++++==----11101110)()()( 设离散系统的传递函数为：nn n n m m m m a z a z a z a b z b z b z b z den z num z G ++++++++==----11101110)()()( 则在中，都可直接用分子/分母多项式系数构成的两个向量与构成的矢量组[]表示系统，即],,,[10m b b b=],,,[10n a a a建立控制系统的传递函数模型（对象）的函数为 (),调用格式为：()()()()返回的变量为连续系统的传递函数模型。
()返回的变量为离散系统的传递函数模型，为采样周期，当1或[]时，系统的采样周期未定义。
()将任意的控制系统对象转换成传递函数模型。
离散系统的传递函数的表达式还有一种表示为1-z 的形式（即形式），转换为形式的函数命令为()，调用格式为：()()()函数用来建立一个采样时间未指定的形式传递函数。
()函数用来建立一个采样时间为的形式传递函数。
2.零极点增益模型设连续系统的零极点增益模型传递函数为：)())(()())(()(2121n m p s p s p s z s z s z s k s G ------= 设离散系统的零极点增益模型传递函数为：)())(()())(()(1010n m p z p z p z z z z z z z k z G ------= 则在中，都可直接用向量构成的矢量组[]表示系统，即],,[10m z z z],,[10n p p p][k在中，用函数()来建立控制系统的零极点增益模型，调用格式为：()()()()返回的变量为连续系统的零极点增益模型。
控制系统仿真实验(1-10)
控制系统仿真(Matlab)实验实验1：初步了解MATLAB环境及命令窗口的使用一、课堂练习1、掌握MATLAB的启动方式；熟悉MATLAB的命令窗口；熟悉常用的选单和工具栏；熟悉MATLAB桌面的其他窗口。
2、熟悉MATLAB命令窗口中的选单“File”的功能。
3、在命令窗口中输入以下命令并查看运行结果：>>a=2.5>>b=[1 2;3 4]>>c=‟a‟>>d=sin(a*b*pi/180)>>e=a+c4、根据3题分别输入以下命令查看运行结果。
（1）使用标点符号来修改命令行①；：不显示计算结果【注意与回车键比较运行结果】>>a=2.5;②%：用做注释>> b=[1 2;3 4] % b为矩阵（2）通过常用操作键来编辑命令①↑：向前调回已输入过的命令行②↓：向后调回已输入过的命令行③Esc：消除当前行的全部内容（3）查看工作空间窗口：在工作空间中使用who，whos，clear 命令，观察运行结果。
5、熟悉MATLAB环境。
（1）MATLAB命令窗口：菜单命令各项的作用；工具栏各项功能，要求熟练使用工具栏按钮；熟练使用命令编辑区中命令窗口快捷键的功能。
（2）了解MATLAB的程序编辑器。
（3）熟悉MATLAB的work子目录。
（4）MATLAB运行外部环境：进入DOS操作系统。
6、标点符号可以使命令行不显示运算结果，用来表示该行为注释行。
二、课外练习1、MATLAB强大的绘图功能（1）采用插值方式绘制海底形状图。
具体程序如下：>>xi=linspace(-5,5,50);yi=linspace(-5,5,50)>>[XI,YI]=meshgrid(xi,yi);>>ZI=interp2(x,y,z,XI,YI,‟*cubic‟);>>Surf(XI,YI, ZI),view(-25,25)（2）绘制草帽图具体程序如下：>>[x,y]=meshgrid(-8:0.5:8);>>r=sqrt(x.^2+y.^2)+eps;>>z=sin(r)./r;>>surf(x,y,z)>>shading interp>>axis off（3）绘制圆球球体具体程序如下：>>sphere(100);axis equal;>>shading flat;camlight right;>>camlight left;lighting phong2、MATLAB程序流程控制（1）在M文件编辑器中输入以下程序，并观察运行结果。
控制系统MATLAB仿真实验指导书
实验5. 控制理论仿真实验1 控制系统的建模一、实验目的1.学习在命令窗口建立系统模型的方法；2.学习如何在三种模型之间相互转换；3.学习如何用仿真工具建模。
二、相关知识1.传递函数模型设连续系统的传递函数为：nn n n m m m m a s a s a s a b s b s b s b s den s num s G ++++++++==----11101110)()()( 设离散系统的传递函数为：nn n n m m m m a z a z a z a b z b z b z b z den z num z G ++++++++==----11101110)()()( 则在中，都可直接用分子/分母多项式系数构成的两个向量与构成的矢量组[]表示系统，即],,,[10m b b b=],,,[10n a a a建立控制系统的传递函数模型（对象）的函数为 (),调用格式为：()()()()返回的变量为连续系统的传递函数模型。
()返回的变量为离散系统的传递函数模型，为采样周期，当1或[]时，系统的采样周期未定义。
()将任意的控制系统对象转换成传递函数模型。
离散系统的传递函数的表达式还有一种表示为1-z 的形式（即形式），转换为形式的函数命令为()，调用格式为：()()()函数用来建立一个采样时间未指定的形式传递函数。
()函数用来建立一个采样时间为的形式传递函数。
2.零极点增益模型设连续系统的零极点增益模型传递函数为：)())(()())(()(2121n m p s p s p s z s z s z s k s G ------= 设离散系统的零极点增益模型传递函数为：)())(()())(()(1010n m p z p z p z z z z z z z k z G ------= 则在中，都可直接用向量构成的矢量组[]表示系统，即],,[10m z z z],,[10n p p p][k在中，用函数()来建立控制系统的零极点增益模型，调用格式为：()()()()返回的变量为连续系统的零极点增益模型。
《MATLAB与控制系统。。仿真》实验报告
《MATLAB与控制系统仿真》实验报告班级：学号：姓名：时间：2013 年 6 月目录实验一 MATLAB环境的熟悉与基本运算（一）实验二 MATLAB环境的熟悉与基本运算（二）实验三 MATLAB语言的程序设计实验四 MATLAB的图形绘制实验五基于SIMULINK的系统仿真实验六控制系统的频域与时域分析实验七控制系统PID校正器设计法实验八线性方程组求解及函数求极值实验一 MATLAB环境的熟悉与基本运算（一）一、实验目的1．熟悉MATLAB开发环境2．掌握矩阵、变量、表达式的各种基本运算二、实验基本原理1.熟悉MATLAB环境:MATLAB桌面和命令窗口、命令历史窗口、帮助信息浏览器、工作空间浏览器、文件和搜索路径浏览器。
2.掌握MATLAB常用命令表1 MATLAB常用命令3.MATLAB变量与运算符3．1变量命名规则3．2 MATLAB的各种常用运算符表3 MATLAB关系运算符表4 MATLAB逻辑运算符| Or 逻辑或~ Not 逻辑非Xor逻辑异或符号功能说明示例符号功能说明示例：1:1:4;1:2:11 .；分隔行..，分隔列…（）% 注释[] 构成向量、矩阵！调用操作系统命令{} 构成单元数组= 用于赋值4.MATLAB的一维、二维数组的寻访表6 子数组访问与赋值常用的相关指令格式三、主要仪器设备及耗材计算机四．实验程序及结果1、新建一个文件夹（自己的名字命名，在机器的最后一个盘符）2、启动MATLAB，将该文件夹添加到MATLAB路径管理器中。
3、学习使用help命令。
4、窗口命令closeclose allclchold onhold off5、工作空间管理命令whowhosclear6、随机生成一个2×6的矩阵，观察command window、command history和workspace等窗口的变化结果，实现矩阵左旋90°或右旋90°的功能。
MATLAB控制系统的仿真
C R
x1 x2
0 1
L
u
L
y [1
0]
x1 x2
[0]u
•
x Ax bu
y CT x du
• 没有良好的计算工具前：系统建立、变换、分析、设 计、绘图等相当复杂。
• MATLAB控制系统软件包以面向对象的数据结构为基 础，提供了大量的控制工程计算、设计库函数，可以 方便地用于控制系统设计、分析和建模。
Transfer function:
s+1 ------------s^2 + 5 s + 6
Matlab与系统仿真
22
应用——系统稳定性判断
系统稳定性判据： 对于连续时间系统，如果闭环极点全部在S平面左半平面，
则系统是稳定的；
若连续时间系统的全部零/极点都位于S左半平面， 则系统是——最小相位系统。
Matlab与系统仿真
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4.2 动态特性和时域分析函数
（一）动态特性和时域分析函数表 （二）常用函数说明 （三）例子
Matlab与系统仿真
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（一）动态特性和时域分析函数表 ——与系统的零极点有关的函数
表8.6前部分p263
Matlab与系统仿真
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——与系统的时域分析有关的函数
Matlab与系统仿真
Matlab与系统仿真
8
4.1 控制工具箱中的LTI对象
Linear Time Invariable
（一）控制系统模型的建立 （二）模型的简单组合 （三）连续系统和采样系统变换（*略）
Matlab与系统仿真
9
（一）控制系统模型的建立
➢ MATLAB规定3种LTI子对象：
• Tf 对象—— 传递函数模型 • zpk 对象—— 零极增益模型 • ss 对象—— 状态空间模型
《MATLAB与控制系统仿真》实验报告
《MATLAB与控制系统仿真》实验报告实验报告：MATLAB与控制系统仿真引言在现代控制工程领域中，仿真是一种重要的评估和调试工具。
通过仿真技术，可以更加准确地分析和预测控制系统的行为和性能，从而优化系统设计和改进控制策略。
MATLAB是一种强大的数值计算软件，广泛应用于控制系统仿真。
实验目的本实验旨在掌握MATLAB在控制系统仿真中的应用，通过实践了解控制系统的建模与仿真方法，并分析系统的稳定性和性能指标。
实验内容1.建立系统模型首先，根据控制系统的实际情况，建立系统的数学模型。
通常，控制系统可以利用线性方程或差分方程进行建模。
本次实验以一个二阶控制系统为例，其传递函数为：G(s) = K / [s^2 + 2ζω_ns + ω_n^2]，其中，K表示放大比例，ζ表示阻尼比，ω_n表示自然频率。
2.进行系统仿真利用MATLAB软件，通过编写代码实现控制系统的仿真。
可以利用MATLAB提供的函数来定义传递函数，并通过调整参数来模拟不同的系统行为。
例如，可以利用step函数绘制控制系统的阶跃响应图像，或利用impulse函数绘制脉冲响应图像。
3.分析系统的稳定性与性能在仿真过程中，可以通过调整控制系统的参数来分析系统的稳定性和性能。
例如，可以改变放大比例K来观察系统的超调量和调整时间的变化。
通过观察控制系统的响应曲线，可以判断系统的稳定性，并计算出性能指标，如超调量、调整时间和稳态误差等。
实验结果与分析通过MATLAB的仿真，我们得到了控制系统的阶跃响应图像和脉冲响应图像。
通过观察阶跃响应曲线，我们可以得到控制系统的超调量和调整时间。
通过改变放大比例K的值，我们可以观察到超调量的变化趋势。
同时，通过观察脉冲响应曲线，我们还可以得到控制系统的稳态误差，并判断系统的稳定性。
根据实验结果分析，我们可以得出以下结论：1.控制系统的超调量随着放大比例K的增大而增大，但当K超过一定值后，超调量开始减小。
2.控制系统的调整时间随着放大比例K的增大而减小，即系统的响应速度加快。
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《自动控制原理实验》目录第一部分实验箱的使用第二部分经典控制实验第一章基本实验实验一典型环节及其阶跃响应实验二二阶系统阶跃响应实验三控制系统的稳定性分析实验四控制系统的频率特性实验五连续控制系统的串联校正实验六数字PID控制实验第二章综合实验第三部现代控制理论实验第一章基本实验第二章综合实验实验一 典型环节及其阶跃响应预习要求：1、复习运算放大器的工作原理；了解采用A μ741运算放大器构成各种运算电路的方法；2、了解比例控制、微分控制、积分控制的物理意义。
一、实验目的1、学习自动控制系统典型环节的电模拟方法，了解电路参数对环节特性的影响。
2、学习典型环节阶跃响应的测量方法；3、学会根据阶跃响应曲线计算确定典型环节的传递函数。
二、实验内容1、比例环节 电路模拟：图1-1传递函数： 2211()()()U s RG s U s R ==-2、惯性环节电路模拟：图1-2传递函数： 22112()/()()11U s R R KG s U s Ts R Cs ==-=-++3、积分环节 电路模拟：A/D1D/A1A/D1图1-3传递函数： 21()11()()U s G s U s Ts RCs==-=-4、微分环节 电路模拟：图1-4传递函数： 211()()()U s G s s RC s U s τ==-=-5、比例微分 电路模拟：图1-5传递函数： 222111()()(1)(1)()U s RG s K s R C s U s R τ==-+=-+6、比例积分电路模拟：图1-6A/D12RD/A1A/D1A/D1A/D1C传递函数： 22112()11()(1)(1)()U s R G s K U s Ts R R Cs==-+=-+三、实验步骤1、计算机与实验箱的连接1）用串行口线将计算机串行口与实验箱相联。
2）双击在桌面上的“自动控制实验系统”图标，运行自动控制实验系统软件。
3）下拉“串口测试”窗口，单击“串口测试”，如果测试窗口出现数字码，表示计算机与实验箱已经连接好，可以继续下面的实验。
如果测试窗口没有出现数字码，表示计算机与实验箱连接失败。
在这种情况下，必须找到通信失败的原因，再对通信串口进行测试，直到连接正常，才能继续下面的实验。
注意：在计算机串行口通信不正常的情况下，不能开始实验！ 2、实验电路的连接在连接实验电路之前，先将实验箱电源关掉，然后再进行连接。
1） 按各个环节的电路模拟图进行连线；2） 将被模拟电路的输入U1与实验箱中控制板上的DA1相连，同时将被模拟电路的输出U2与实验箱中控制板上的AD1相连。
3） 在仔细检查实验线路连接没有错误之后，再将实验箱电源打开。
注意：被连接模拟电路输入、输出不能与实验箱中控制板上的位置相连错！ 3、实验方法1）双击在桌面上的“自动控制实验系统”图标，运行自动控制实验系统软件。
2）在实验课题下拉菜单中选择实验一，用鼠标右键[典型环节及其阶跃响应]项，弹出参数设置窗口，了解参数设置内容（参数设置内容暂不改变）。
3）单击“确认”，等待屏幕显示取显示测试结果（“黄线”为所加标准信号，“绿线”为测试结果）。
4）记录有关的波形和数据。
四、数据测试1、测量各个典型环节（图1-1~图1-6）电路模拟图的单位阶跃响应曲线，并记录其波形。
2、从实验测量得到的单位阶跃响应曲线，求出传递函数。
五、实验要求1、 理解各个典型环节的作用，掌握自动控制系统典型环节的电模拟方法；2、 掌握实验箱的工作原理和结构，掌握“自控理论实验系统”软件的使用方法；3、 按照规定要求写出实验报告。
实验报告应该包括以下内容：实验X XXXXXXXXX 实验 一、实验目的 二、实验内容 三、实验步骤四、数据（曲线）测试记录 五、数据处理 六、实验小结4、实验报告重点：从实验测量得到的单位阶跃响应曲线2，求出惯性环节的传递函数，并分析时间常数T 的误差。
实验二 二阶系统阶跃响应预习要求：1、理解二阶系统的特征参数：阻尼比ξ和无阻尼自然频率n ω对系统动态性能的影响；2、了解单位阶跃响应曲线超调量%σ和调节时间s t 的测量方法。
一、实验目的1、 研究二阶系统的特征参数：阻尼比ξ和无阻尼自然频率n ω对系统动态性能的影响，定量分析ξ和n ω与最大超调量%σ和调节时间s t 之间的关系；2、学会单位阶跃响应曲线超调量%σ和调节时间s t 的测量方法。
二、实验内容1、典型二阶系统的闭环传递函数：222()2nn nS s s ωξωωΦ=++ （2-1） 2、二阶系统的电路模拟图图2-1电路的结构图：图2-2开环传递函数：32728113271181132711()11R C s R G s R R C s R C R R C s R R C s R C s R ==++D/A1A/D1闭环传递函数：32112832732111/()/1/R C R C s s R R C R s R C R C Φ=++ （2-2）比较式（2-1）与式（2-2），可得n ω=832787/22n R R C R R R ξω====当n ω一定时，固定电阻7R ，调节电阻8R ，可以改变阻尼比ξ的取值，从而改变系统阶跃响应过渡过程的%σ和s t 。
同理，当ξ一定时，改变电容1C 、2C ，也可以改变系统阶跃响应过渡过程的%σ和s t 。
三、实验步骤1、计算机与实验箱的连接1）用串行口线将计算机串行口与实验箱相联。
2）双击在桌面上的“自动控制实验系统”图标，运行自动控制实验系统软件。
3）下拉“串口测试”窗口，单击“串口测试”，如果测试窗口出现数字码，表示计算机与实验箱已经接通，可以继续下面的实验。
如果测试窗口没有出现数字码，表示计算机与实验箱连接失败。
在这种情况下，必须找到通信失败的原因，再对通信串口进行测试，直到连接正常，才能继续下面的实验。
2、实验电路的连接在连接实验电路之前，先将实验箱电源关掉，然后再进行连接。
1） 按各个环节的电路模拟图进行连线；2） 将被模拟电路的输入U1与实验箱中控制板上的DA1相连，同时将被模拟电路的输出U0与实验箱中控制板上的AD1相连。
3） 在仔细检查实验线路连接没有错误之后，再将实验箱电源打开。
3、实验方法1）研究阻尼比ξ对系统阶跃响应过渡过程的影响 模拟电路按以上电路图2-1取值，则10/n rad s ω==，872R R ξ=调节电阻8R ，使8R 分别为：0k Ω，50k Ω、100k Ω、200k Ω、400k Ω，对应的阻尼比ξ分别为：0、0.25、0.5、1、2， 分别测量系统阶跃响应过渡过程的超调量%σ和调节时间s t ，记录其波形，填写表1 （实际调节电阻8R 时，可将电阻8R 接到实验箱上的固定电阻上）。
2） 研究无阻尼自然频率n ω对系统阶跃响应过渡过程的影响 取8100R k =Ω，将电容改接为：120.1C C F μ==，则，870.52R R ξ==，100/n rad s ω==测量系统阶跃响应过渡过程的超调量%σ和调节时间s t ，记录其波形，填写表2。
四、数据测试表1、10/n rad s ω=时阻尼比对系统阶跃响应过渡过程的影响表2、0.5n ξ=时无阻尼自然频率对系统阶跃响应过渡过程的影响五、实验要求1、按照电路模拟图接线，分别按表1和表2测试数据。
2、从被测试数据中，总结阻尼比ξ和无阻尼自然频率n ω对系统动态性能的影响。
3、实验报告重点：分析超调量%σ和调节时间s t 的理论值与实际值之间的误差。
实验三 控制系统的稳定性分析预习要求：1、理解稳定性概念，复习劳斯判据的意义和使用方法；2、了解系统临界稳定时，开环增益K 的求法。
一、实验目的1、观察系统中的稳定、临界稳定和不稳定现象，加深对控制系统稳定性概念的理解。
2、研究系统开环增益和时间常数对系统稳定性的影响。
二、实验内容1、三阶系统的电路模拟图图3-12、电路的结构图：图3-23、系统的开环传递函数：8114263711110()11(0.11)(0.11)R KG s R C s R C s R C s R s s s ==++++ 其中，T RC =特征方程： 320.010.2100s s s K +++= 三、实验步骤1、计算机与实验箱的连接（略）2、实验电路的连接（略）3、实验方法1）观察系统中的稳定现象将电位器8R 从0向500k 逐渐增大的方向开始调节，并不断观察系统阶跃响应过渡过程。
记录当8R 为100k Ω，150k Ω时的阶跃响应过程（具体实验中， R8可取实验箱上的固定电阻进行观察）。
2）观察系统中的临界稳定现象在上述实验中，继续增大8R ，直到发生等幅振荡（具体实验中，8R 可取200k 进行观察）。
3）观察系统中的不稳定现象在上述实验中，继续增大8R ，可以观察到系统中的不稳定现象（具体实验中，8R 可取250k 进行观察）。
将电路中的电容123,,C C C 由1F μ改为0.1F μ，重复上述实验过程。
四、数据记录表1. 系统稳定性五、实验要求1、 按照电路模拟图接线，分别按表1和表2测试数据（曲线）。
2、从被测试数据中，总结该控制系统稳定的条件，并解释其现象。
3、实验报告重点：计算系统临界稳定的电阻8R 的取值，并与实际测量的8R 的值进行比较，分析其误差。
实验四 控制系统的频率特性预习要求：1、复习频率特性的物理意义和测量方法；2、了解从波特图求系统传递函数的方法。
一、实验目的1、 加深理解系统及元件频率特性的物理概念；2、 掌握元件及系统频率特性的的测量方法；3、 学会从波特图求系统的传递函数。
二、实验原理及内容1、二阶系统的函数：222()2nn nS s s ωξωωΦ=++ 2、二阶系统的电路模拟方法图4-13、电路结构图：图4-24、取8500R k =，则系统的开环传递函数：6114251150()1(0.11)R G s R C s R C s R s s ==++ 闭环传递函数：621142511500()110500R s R C s R C s R s s Φ==+++ 三、实验步骤1、计算机与实验箱的连接（略）2、实验电路的连接（略）3、实验方法 1）频率图测试选中[实验课题—统频率特性测量—测频率图]采单项，单击鼠标左键，设置测试参数，然后确认，等待观察波形。
2）波特图测试a ）选中[实验课题—统频率特性测量—波特图—采样数据]菜单项，单击鼠标左键，等待观察波形（一共要测试40组数据，耐心等待，直到数据40组测试完毕）。
b ）待数据采样结束后，点击[实验课题—统频率特性测量—测波特图—图象观察]菜单项，即可在显示区内显示所测试的波特图。