3.典型环节simulink仿真模型及阶跃响应曲线

《机械工程控制基础》典型环节simulink仿真

作业三：典型环节Simulink仿真模型及单位阶跃响应曲线

1.比例环节

（1）比例环节G1(s)?1实验结果：

图1_1_1 比例环节simulink仿真模型 图1_1_2 比例环节阶跃响应曲线

（2）比例环节G1(s)?2实验结果：

图1_2_1 比例环节simulink仿真模型 图1_2_2 比例环节阶跃响应曲线

结果分析：由以上阶跃响应波形图知，比例环节使得输出量与输入量成正比，比例系数越大，输出量越大。 2.积分环节

（1）积分环节G1(s)?1s实验结果：

1

《机械工程控制基础》典型环节simulink仿真

图2_1_1 积分环节simulink仿真模型 图2_1_2 积分环节阶跃响应曲线

（2）积分环节G2(s)?10.5s实验结果

图2_2_1 积分环节simulink仿真模型 图2_2_2 积分环节阶跃响应曲线

结果分析：积分环节的输出量反映了输入量随时间的积累，时间常数越大，积累速度越快。 3.微分环节

（1）微分环节G1(s)?s的实验结果：

2

《机械工程控制基础》典型环节simulink仿真

图3_1_1 微分环节simulink仿真模型 图3_1_2 微分环节阶跃响应曲线

4.惯性环节 （1）惯性环节G1(s)?1实验结果： s?1

图4_1_1 惯性环节simulink仿真模型 图4_1_2 惯性环节阶跃响应曲线

（2）惯性环节G2(s)?1实验结果： 0.5s?1

图4_2_1 惯性环节simulink仿真模型 图4_2_2 惯性环节阶跃响应曲线

结果分析：由以上单位阶跃响应波形图知，惯性环节使得输出波形在开始时以指数曲线上升，上升速度与时间常数有关，时间常数越大，上升越快。 5.导前环节

（1）导前环节G1(s)?s?1的实验结果：

3

《机械工程控制基础》典型环节simulink仿真

图5_1_1 导前环节simulink仿真模型 图5_1_2 导前环节阶跃响应曲线

结果分析：由以上单位阶跃响应波形知，比例作用与微分作用一起构成导前环节，输出反映了输入信号的变化趋势，波形也与时间常数有关。 6.振荡环节 （1）振荡环节G1(s)?4（ξ=0.25）的实验结果 2s?s?4

图6_1_1 振荡环节simulink仿真模型 图6_1_2 振荡环节阶跃响应曲线

（2）振荡环节G2(s)?4（ξ=0.5）的实验结果

s2?2s?44

《机械工程控制基础》典型环节simulink仿真

图6_2_1 振荡环节simulink仿真模型 图6_2_2 振荡环节阶跃响应曲线

（3）振荡环节G3(s)?4（ξ=1）的实验结果

s2?4s?4

图6_3_1 振荡环节simulink仿真模型 图6_3_2 振荡环节阶跃响应曲线

结果分析：由以上单位阶跃波形知，随着阻尼ξ的减小，其振荡特性表现的愈加强烈，当ξ的值在0.4-0.8之间时，过渡过程时间较短，振荡不太严重。 7.延时环节

（1）延时环节（Time Delay=0）的实验结果

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