《自控原理實(shí)驗(yàn)報(bào)告》實(shí)驗(yàn)名稱：實(shí)驗(yàn)四+五+離散系統(tǒng)仿真實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)4：頻率特性法的計(jì)算機(jī)研究實(shí)驗(yàn)4中系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數(shù)為G(s)=在Matlab仿真中得到的圖像如下所示單位階躍響應(yīng)單位階躍響應(yīng)的誤差變化開環(huán)傳遞函數(shù)波特圖奈奎斯特曲線圖對(duì)數(shù)幅相特性圖(Nichols圖)幅相曲線起點(diǎn)與積分環(huán)節(jié)個(gè)數(shù)的關(guān)系、終點(diǎn)與分子分母階次數(shù)的關(guān)系。最小相位系統(tǒng)的幅相曲線的起點(diǎn)與積分環(huán)節(jié)和微分環(huán)節(jié)的個(gè)數(shù)有關(guān)，當(dāng)不含積分環(huán)節(jié)而存在微分環(huán)節(jié)的時(shí)候，幅相曲線的起點(diǎn)位于原點(diǎn)。當(dāng)不含積分環(huán)節(jié)和微分環(huán)節(jié)的時(shí)候，幅相曲線的起點(diǎn)位于實(shí)軸正半軸。當(dāng)存在積分環(huán)節(jié)的時(shí)候，幅相曲線的起點(diǎn)位于無窮遠(yuǎn)處，且相角為-(積分環(huán)節(jié)的個(gè)數(shù))*90°。最小相位系統(tǒng)的幅相曲線的終點(diǎn)與子分母階次數(shù)有關(guān)。設(shè)分母階次為n，分子的階次為m。當(dāng)n=m的時(shí)候，幅相曲線的終點(diǎn)位于實(shí)軸正半軸。當(dāng)n>m的時(shí)候，幅相曲線的終點(diǎn)位于原點(diǎn)，且以-(n-m)*90°的角度進(jìn)入。Bode圖中對(duì)數(shù)幅頻與對(duì)數(shù)相頻變化的關(guān)系。對(duì)數(shù)幅頻是傳遞函數(shù)頻率特性的幅值，對(duì)數(shù)相頻是傳遞函數(shù)頻率特性的相角。兩者之間的聯(lián)系在于傳遞函數(shù)的頻率特性?？疾旆亲钚∠辔幌到y(tǒng)以上關(guān)系是否成立？對(duì)于非最小相位系統(tǒng)上述結(jié)論不成立。實(shí)驗(yàn)5：PID控制實(shí)驗(yàn)5中系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數(shù)為G(s)=在MatlabSimulink中設(shè)計(jì)的系統(tǒng)如下所示以下開始調(diào)節(jié)PID對(duì)應(yīng)的參數(shù)來觀察比例，積分，微分三種控制作用對(duì)輸出的影響比例控制實(shí)驗(yàn)圖像附在結(jié)論后。結(jié)論：比例控制作用原理是即時(shí)成比例地反應(yīng)控制系統(tǒng)的偏差信號(hào)e(t)，偏差一旦產(chǎn)生，控制器立即產(chǎn)生控制作用以減小誤差。當(dāng)偏差e=0時(shí)，控制作用也為0。因此，比例控制是基于偏差進(jìn)行調(diào)節(jié)的，即有差調(diào)節(jié)。在圖像中可見隨著比例系數(shù)的增加，系統(tǒng)的超調(diào)量不斷增加，調(diào)節(jié)時(shí)間也不斷變長，上升時(shí)間則在逐漸減小。當(dāng)比例系數(shù)增大到一定程度后，系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)響應(yīng)曲線則由收斂過度到等幅震蕩。最后隨著比例系數(shù)的進(jìn)一步增大，系統(tǒng)的的動(dòng)態(tài)響應(yīng)曲線將會(huì)震蕩發(fā)散。實(shí)驗(yàn)圖像：100101102103104105106107比例積分控制實(shí)驗(yàn)圖像附在結(jié)論后。結(jié)論：積分環(huán)節(jié)：能對(duì)誤差進(jìn)行記憶，主要用于消除靜差，提高系統(tǒng)的無差度，積分作用的強(qiáng)弱取決于積分時(shí)間常數(shù)Ti，Ti越大，積分作用越弱，反之則越強(qiáng)。在圖像中可見隨著積分控制的時(shí)間常數(shù)的增加，系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)響應(yīng)曲線由震蕩發(fā)散逐漸變化為收斂。當(dāng)K=2.5，Ti=1，Td=0的時(shí)候，系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)響應(yīng)曲線為一等幅振蕩的圖像。之后，隨著Ti的不斷增大，系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)響應(yīng)曲線的超調(diào)量不斷減小，調(diào)節(jié)時(shí)間不斷減小。實(shí)驗(yàn)圖像：200201202203204205206207208209210比例積分微分控制實(shí)驗(yàn)圖像附在結(jié)論后。結(jié)論：微分環(huán)節(jié)：能反映偏差信號(hào)的變化趨勢(shì)(變化速率)，并能在偏差信號(hào)值變得太大之前，在系統(tǒng)中引入一個(gè)有效的早期修正信號(hào)，從而加快系統(tǒng)的動(dòng)作速度，減小調(diào)節(jié)時(shí)間。在圖像中可見隨著積分控制的時(shí)間常數(shù)的增加，系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)響應(yīng)曲線隨著Td的不斷增大，系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)響應(yīng)曲線的超調(diào)量不斷減小，調(diào)節(jié)時(shí)間不斷減小。但是當(dāng)Td（Td>2.5）過大的時(shí)候，則超調(diào)量開始增大，調(diào)節(jié)時(shí)間也開始變長。實(shí)驗(yàn)圖像：300301302303304305306307308309310311312313314315316實(shí)驗(yàn)6：離散系統(tǒng)的仿真實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)6中系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數(shù)為G(s)=在MatlabSimulink中設(shè)計(jì)的系統(tǒng)如下所示在輸出端口加入了一個(gè)零階保持器。以下為零階保持器設(shè)置不同采樣周期時(shí)的輸出圖像T=2sT=1sT=0.8sT=0.5sT=0.3sT=0.1sT=0.05s