實驗四--基于MATLAB的控制系統(tǒng)時域分析以及根軌跡分析(共7頁)

1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上實驗四 基于MATLAB的控制系統(tǒng)時域分析以及根軌跡分析一、 實驗?zāi)康恼莆者\用MATLAB進(jìn)行控制系統(tǒng)的時域暫態(tài)及穩(wěn)態(tài)分析方法以及根軌跡圖的繪制方法。二、 實驗題目1. 已知系統(tǒng)閉環(huán)傳遞函數(shù)為：(1) 判定該系統(tǒng)的閉環(huán)穩(wěn)定性；(2) 繪出系統(tǒng)在階躍信號為0.1´1(t)時的響應(yīng)曲線，并求系統(tǒng)性能指標(biāo)：穩(wěn)態(tài)值、上升時間、調(diào)節(jié)時間、超調(diào)量；(3) 繪制該系統(tǒng)的單位脈沖響應(yīng)圖；(4) 繪制該系統(tǒng)的單位斜坡響應(yīng)圖，并分析該系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)誤差。設(shè)誤差定義為輸入量減去輸出量；(5) 繪制該系統(tǒng)在0.2t+sin(2t)作用下的響應(yīng)曲線，設(shè)初始條件為零。sys=tf(20,1

2、 8 36 40 20);root=roots(sys.den1);if find(real(root)>0) disp('該系統(tǒng)不穩(wěn)定')else disp('該系統(tǒng)穩(wěn)定')endsubplot(2,2,1);% title('0.1*階躍響應(yīng)');t = linspace(0,10,200);u = 0.1*ones(1,200);lsim(sys,u,t); % 0.1倍階躍響應(yīng)pos tr ts tp=stepchar(sys,0.02);%超調(diào)量，上升時間，調(diào)整時間，峰值時間subplot(2,2,2)title('單位脈

3、沖響應(yīng)');impulse(sys);%單位脈沖響應(yīng)subplot(2,2,3)title('斜坡響應(yīng)');t = linspace(0,10,200);u=t;lsim(sys,u,t);%單位斜坡響應(yīng)subplot(2,2,4)title('0.2*t+sin(2*t)');t=linspace(0,10,200);u=0.2*t+sin(2*t);lsim(sys,u,t);實驗結(jié)果for i=1:dimt if y(i)>=yss tr=t(i); %調(diào)節(jié)時間 break; endendfor i=1:length(y) if y(i)&g

4、t;=(1-delta)*yss|y(i)<=(1+delta)*yss ts=t(i);%調(diào)整時間 endendendStepchar代碼function pos tr ts tp=stepchar(g0,delta)%超調(diào)量，上升時間，調(diào)整時間，峰值時間y,t=step(g0);mp,ind=max(y);%最大值dimt=length(t);yss=y(dimt);%穩(wěn)態(tài)值pos=100*(mp-yss)/yss;%超調(diào)量tp=t(ind);%峰值時間2. 一個系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框圖如下所示。（1） 試?yán)L出z=0.5，p=0.1時系統(tǒng)閉環(huán)的根軌跡圖；并在根軌跡圖上任選一點，試計算該點的增益

5、K及其所有極點的位置；計算系統(tǒng)臨界穩(wěn)定時的K值；說明該系統(tǒng)單位階躍響應(yīng)是否會出現(xiàn)振蕩？與K的取值是否有關(guān)？clear;G=zpk(-0.5,-0.1 0 -2 -10,1); %開環(huán)傳遞函數(shù)rlocus(G);%繪制根軌跡x,y=ginput(1);%任選一點pp=x+i*y;%p點的坐標(biāo)k=rlocfind(G,p);%計算p點的增益值kp1,k1=rlocus(G,k);%計算增益值為k時的閉環(huán)極點值和增益值k2=rlocfind(G);%臨界穩(wěn)定的k值disp(k2);%臨界穩(wěn)定的k大概在200左右，即當(dāng)增益值小于200時，系統(tǒng)穩(wěn)定實驗結(jié)果（2）繪制p=0.1，K=20時該系統(tǒng)閉環(huán)極點隨

6、著z變化的根軌跡圖；同時，繪制當(dāng)z=0.5,1,5,15時系統(tǒng)的單位階躍響應(yīng)圖，通過對比根軌跡圖以及單位階躍響應(yīng)圖的特性，進(jìn)而說明該系統(tǒng)開環(huán)零點對系統(tǒng)暫態(tài)、穩(wěn)態(tài)以及穩(wěn)定性的影響。figure; subplot(3,2,1) G1=tf(20,1 12.1 21.2 22 0);%隨著零點Z變換的等效開環(huán)傳遞函數(shù) rlocus(G1); z=0 0 0.5 1 5 15; for i=3:6 subplot(3,2,i); G2=zpk(-z(i),0 -2 -10 -0.1,20); G22=feedback(G2,1); sys=1.5*G22;%閉環(huán)傳遞函數(shù) step(sys);end實驗

7、結(jié)果（3）繪制z=0.5，K=20時該系統(tǒng)閉環(huán)極點與隨著p變化的根軌跡圖；同時，繪制當(dāng)p=0.3,1,5,15時系統(tǒng)的單位階躍響應(yīng)圖，通過對比根軌跡圖以及單位階躍響應(yīng)圖的特性，進(jìn)而說明該系統(tǒng)開環(huán)極點對系統(tǒng)暫態(tài)、穩(wěn)態(tài)以及穩(wěn)定性的影響。figure; subplot(3,2,1) G2=tf(1 12 20 0,1 12 20 20 10);%隨著極點p變換的等效開環(huán)傳遞函數(shù) rlocus(G2);p=0 0 0.3 1 5 15; for i=3:6 subplot(3,2,i); G2=zpk(-0.5,0 -2 -10 -p(i),20); G22=feedback(G2,1); sys=1

8、.5*G22;%閉環(huán)傳遞函數(shù) step(sys); end實驗結(jié)果實驗總結(jié)與心得 MATLAB做了四個實驗，感覺真的學(xué)到了很多，各方面都有提高，尤其是對MATLAB的熟練使用和自學(xué)能力的提高。大二的時候?qū)W習(xí)數(shù)值就已經(jīng)接觸到了MATLAB，但是當(dāng)時并不會去寫程序什么的，后來一些課程也有要用到這個軟件的但都沒有深入的去學(xué)習(xí)、了解這個軟件，這學(xué)期這門課程才相當(dāng)于真正的開始學(xué)習(xí)這個軟件，四個實驗感覺就第二個較簡單吧，第三個和第四個都是那種各種上百度搜各種函數(shù)、命令的寫法，翻書，看程序，感覺自學(xué)能力得到了很大的提高，都是書上沒有實例的實驗，這樣靠自己去查資料寫程序，去學(xué)習(xí)各種函數(shù)的用法，還有自己去檢查錯誤然后