控制系統(tǒng)仿真matlab報告.

1、控制系統(tǒng)仿真實驗報告第一次作業(yè)-232s +6s + 11s 十 6已知單輸入三輸出系統(tǒng)的傳遞函數(shù)如下：G(s)= 0);n=len gth(ii);if(n 0),disp(system is un stable)else,disp(system is stable)end實驗結(jié)果：系統(tǒng)的閉環(huán)傳函是：Go =5 s + 100sA4 + 8 sA3 + 31.99 sA2 + 80.21 s + 100Con ti nu ous-time tran sfer fun cti on.-0.9987 + 3.0091i-0.9987 - 3.0091i-3.0013 + 0.9697i-3.00

2、13 - 0.9697isystem is stable631.3.給出不使用循環(huán)語句求k = v 2i的值實驗程序：n=64;q=2；k=(1_qA n)/(1-q);disp(k 的值為);k實驗結(jié)果：k的值為k =1.8447e+19第二次作業(yè)卩.5 3.500 1.4.已知矩陣：A=8334.10求特征值和特征向量，并驗證。09103-1.5003.719.3實驗程序：A=7.5 3.5 0 0;8 33 4.1 0;0 9 103 -1.5;0 0 3.7 19.3;V,D=eig(A)for i=1:4R(:,i)=(D(i,i).*eye(4)-A)*V(:,i);endR實驗結(jié)

3、果：V =0.0021-0.9560-0.1320-0.00140.05830.2920-0.9824-0.00470.9973-0.02710.12800.01840.04380.00780.03330.9998D =103.459900006.4308000033.5410000019.3682R =1.0e-13 *0.2462-0.051100.00320.20430.08980.05660.00150.4499-0.0232-0.1169-0.0155-0.00890.0007-0.01110.00191.5.選擇適合的步距繪圖：（1） sin（$ , L -1,1 （2）宀匹（極坐

4、 t日標(biāo)）實驗程序：t=-0.2:0.001:0.2; y=s in( 1./t);figure(1); plot(t, y);grid;x=-pi:0.01:pi; figure(2);polar(x,(sin (x)./(x); grid;實驗結(jié)果：9012701.6.求出y=xsin (x)在0x100條件下的每個峰值。實驗程序：x=0:0.01:100;y=x.*si n( x);dy=diff(y); %導(dǎo)數(shù)index=find(dy(1:end-1).*dy(2:end)=0); %相鄰兩點(diǎn)斜率乘積小于零，說明斜率由正變負(fù)或由負(fù)變正，即極值點(diǎn)附近y(i ndex) %峰值plot(

5、x,y,x(i ndex),y(i ndex),rx)實驗結(jié)果：xans =Colu mns 1 through 101.8196-4.814026.7206-29.86087.9164-11.040514.1720-17.307320.4439-23.5807Colu mns 11 through 2033.0011-36.141558.1268-61.267539.2821-42.422745.5635-48.704351.8451-54.9860Columns 21 through 3064.4083-67.548970.6894-73.829876.9700-80.110083.249

6、8-86.398389.5390-92.6796Columns 31 through 3295.8199-98.96001.7.用歐拉法和經(jīng)典四階龍格-庫塔法求系統(tǒng)的輸出響應(yīng)y(t)在0wt 1 的值(h=0.1)。 y = y, y(0)=1實驗程序：h=0.1;disp(函數(shù)的數(shù)值解為);disp(y=);yk1=1;for t=0:h:1yk=yk1;disp(yk);yk1=yk-yk*h;endh=0.1;disp( 四階龍格-庫塔方法求解函數(shù)數(shù)值解為)；disp(y=);y=1;i=1;for t=0:h:1disp(y);yy(i)=y;tt(i)=t;k1=_y;k2=-(y+

7、k1*h/2);k3=-(y+k2*h/2);k4=-(y+k3*h);y=y+(k1+2*k2+2*k3+k4)*h/6;i=i+1;endplot(ttyy);實驗結(jié)果：10.90.80.7y0.60.50.400.10.20.30.40.50.6t0.70.80.91函數(shù)的數(shù)值解為y=10.90000.81000.72900.43050.38740.3487四階龍格-庫塔方法求解函數(shù)數(shù)值解為0.65610.59050.53140.4783y=10.90480.81870.74080.67030.60650.54880.49660.44930.40660.3679第三次作業(yè)18信號發(fā)生器發(fā)

8、生幅值為1,頻率為0.2Hz的正弦信號，分別按1倍和5倍送入兩個示波器實驗?zāi)Ｐ?實驗結(jié)果：gain 119直流電動機(jī)雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)如下圖所示，試：(1) 建立系統(tǒng)的Simulink模型，并進(jìn)行仿真，用示波器觀察系統(tǒng)額 階躍響應(yīng)曲線。(2) 調(diào)整轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器的參數(shù)，觀察其系統(tǒng)的階躍響應(yīng)曲線并進(jìn)行比 較。實驗?zāi)Ｐ?Tn!rQilr實驗結(jié)果:a =1a =1.5a =0.5a =0.17調(diào)整參數(shù)，分別取a=1.5,1,0.5可得到如下效果，可以看出a=1.5時有較好效果。50403020100012345678910t1.10分別用 m 文件和 Simulink 求解 Vonder Pol方程x (x

9、2 1)x 0，取狀態(tài)變量xx , X2二X，打印狀態(tài)響應(yīng)曲線和相平面圖。試驗程序：(1) m文件求解1. 定義vdpol函數(shù)fun cti on xdot=vdpol(t,x);xdot(1,1)=x (2);xdot(2,1)=x (2) *(1-x(1)A2)-x(1);2. 方程求解t,x=ode45(vdpol,0 30,1 0,1e-6,0);figure(1);plot(t,x);figure(2);plot(x(:,1),x(:,2);(2) Simulink求解實驗結(jié)果:-3xx210-1-2051015202530t第四次作業(yè)111.考慮如下系統(tǒng)：X-202-2_4-110

10、 x1-1 1X判斷系統(tǒng)的能控能觀性，并求其結(jié)構(gòu)分解Matlab程序為：a=-2 2 -1;0 -2 0;1 -4 0;b=0；1；1；c=1 -1 1;d=0;G=zpk(ss(a,b,c,d);Qc=ctrb(a,b);n=ra nk(Qc);if(n=3),disp(system is con trollable); else,disp(system is uncon trollable);AC,BC,CC,TC,KC=ctrbf(a,b,c) endQo=obsv(a,c);m=ra nk(Qo);if(m=3),disp(system is observable); else,dis

11、p(system is uno bservable);AO,BO,CO,TO,KO=obsvf(a,b,c) end實驗結(jié)果為：system is con trollable system is un observable AO =1.0000-2.3094-4.08250.0000-2.3333-0.94280.00000.4714-0.6667BO =-0.7071-1.22470CO =-0.000001.7321TO =0.70710.0000-0.7071-0.4082-0.8165-0.40820.5774-0.57740.5774KO =1.12求解Lyapunov方程中的X矩陣

12、，并檢驗123154AX 秋人丁=-C, A=456, C=567780479實驗程序為：A=1 2 3;4 5 6;7 8 0;C=1 5 4;5 6 7;4 7 9;X=lyap(A,C)C2=A*X+X*A;disp(驗證：A*X+X*AT=);disp(C2);實驗結(jié)果為：X =1.13 已知系統(tǒng)的開環(huán)傳函:k2s(s+4)(s +4s+16)繪制根軌跡-1.55561.1111-0.38891.1111-1.2222-0.2222-0.3889-0.2222-0.3889驗證：A*X+X*AT=-1.0000-5.0000-4.0000-5.0000-6.0000-7.0000-4.

13、0000-7.0000-9.0000實驗程序為:n um=1;den=co nv(1 0,con v(1 4,1 4 16);rlocus( num,de n);實驗結(jié)果為：15-10-50-1Real Axis (seconds )5Root Locuso5oXJr sano cesr tpxrt VFOnlaam10)BwceaunaaM0-50-100-90-270-135-180-225-2 -1 0 1 210 10 10 10 10 Freque ncy (rad/s)1.14.已知系統(tǒng)的開環(huán)傳函：G(sJs * 5)，繪制伯德圖并求幅值、相角裕度。實驗程序為：n um=10;de

14、n=co nv(1 0,c on v(1 1,1 5); margi n(n um,de n);實驗結(jié)果為：Bode DiagramGm = 9.54 dB (at 2.24 rad/s) , P m = 25.4 deg (at 1.23 rad/s)10050由bode圖可以看出，幅值裕度Gm=9.54dB，相角裕度 Pm=25.4deg。綜合作業(yè)1.15已知原系統(tǒng)開環(huán)傳遞函數(shù)G(s) 2 400,試用Bode圖設(shè)計S(S2 +30S+200)超前矯正裝置，設(shè)計指標(biāo)為：靜態(tài)速度誤差系數(shù) 仏=10，相位裕 度丫 -40。要求用MATLAB語言繪制矯正前后的Bode圖及單 位階躍響應(yīng)。同時畫出

15、矯正環(huán)節(jié)的頻率特性。試驗程序為：ng=400;dg=1 30 200 0;GO=tf( ng,dg);%輸入開環(huán)傳函kc=5;dPm=40+10;mag,phase,w=bode(G0*kc);Mag=20*log10(mag);Gm,Pm,Wcg,Wcp=margi n(G0*kc);phi=(dPm-Pm)*pi/180;alpha=(1+si n(phi)/(1-si n(phi);Mn=-10*log10(alpha);Wcgn=spli ne(Mag,w,M n);T=1/Wcg n/sqrt(alpha);Tz=alpha*T;Gc=tf(Tz 1,T 1)figure(1)bod

16、e(G0*kc,G0*kc*Gc);%繪制校正前后系統(tǒng)bode圖，求岀相角裕度，幅值裕度legend( 校正前,校正后,1);m0,P0=margi n(G0*kc);M0=20*log10(m0);disp(矯正前幅值裕度，相角裕度分別為：);disp(M0);disp(P0);m1,P1=margi n(G0*kc*Gc);M1= 20*log10(m1);disp(矯正后幅值裕度，相角裕度分別為：);disp(M1);disp(P1);F0=feedback(G0*kc,1);F=feedback(G0*kc*Gc,1);figure(2)step(F0,F);%繪制響應(yīng)曲線legend

17、( 校正前,校正后,1);figure(3)margi n(Gc);%繪制矯正環(huán)節(jié)頻率特性實驗結(jié)果為：Gc =0.1489 s + 10.0804 s + 1矯正前幅值裕度，相角裕度分別為:9.542432.6133矯正后幅值裕度，相角裕度分別為：10.093240.417650B d e e nM-150-90-135-180-225-2700-50-100Bode Diagram校正前校正后-1100101102103101.4Freque ncy (rad/s)e u P m1L1r- / / 一 校正前 校正后:1V V1 i”r 1-1乂、y81 1一S-”J1 I1 打r 17L/

18、aErb1.210.80.6Step Resp onse0.40.20.5211.5Time (sec on ds)2.5sBode DiagramFrequency (rad/s)1.16 已知原系統(tǒng)開環(huán)傳遞函數(shù)G(s)二ks(s 1)(0.5s 1)試設(shè)計超前滯后矯正裝置Gc(s)，滿足下列性能指標(biāo)：速度誤差系數(shù) 仏=10，相位裕度Y蘭40。，增益裕度KglOdB。要求：(1) 用MATLAB語句繪制矯正前后系統(tǒng)的Bode圖和矯正后的階躍響應(yīng)；(2) 用Simulink進(jìn)行系統(tǒng)仿真，繪制仿真結(jié)構(gòu)圖。實驗程序：ng=1O;dg=c on v(1 0,co nv(1 1,0.5 1);GO=tf( ng,dg);beta=1O;Wcg=1.4;Wcp=1.4;T2=10/Wcp;Gc1=tf(T2 1,beta*T2 1)T1=1/0.7;Gc2=tf(T1 1,T1/beta 1)G=G0*Gc1*Gc2;figure(2);bode(G0 ,G);legend(校正前,校正后,1);m0,P0=margi n(G0);M0=20*log10(m0);disp(矯正前幅值裕度，相角裕度分別為：);disp(M0);disp(P0);m1,P1=margi n(G);M1= 20*log10(m1);disp(矯正后幅值裕度，相角裕度分別為：);disp(M