北京科技大學(xué)控制工程基礎(chǔ)matlab大作業(yè)

1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上實(shí)驗(yàn)一MATLAB 及仿真實(shí)驗(yàn)（控制系統(tǒng)的時(shí)域分析）一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康膶W(xué)習(xí)利用 MATLAB 進(jìn)行控制系統(tǒng)時(shí)域分析，包括典型響應(yīng)、判斷系統(tǒng)穩(wěn)定性和分析系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)特性；二、要點(diǎn)內(nèi)容1、 系統(tǒng)的典型響應(yīng)有哪些？2、 如何判斷系統(tǒng)穩(wěn)定性？3、 系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)性能指標(biāo)有哪些？三、實(shí)驗(yàn)方法（一） 四種典型響應(yīng)1、 階躍響應(yīng)：階躍響應(yīng)常用格式：1、 step(sys) ；其中 sys 可以為連續(xù)系統(tǒng)，也可為離散系統(tǒng)。2、 step(sys,Tn) ；表示時(shí)間范圍 0-Tn。3、 step(sys,T ) ；表示時(shí)間范圍向量 T 指定。4、Y = step(sys,T ) ；可詳細(xì)了解某段時(shí)

2、間的輸入、輸出情況。2、 脈沖響應(yīng)：¥脈沖函數(shù)在數(shù)學(xué)上的精確定義： f (x)dx = 10f (x) = 0, t 0其拉氏變換為： f (s) = 1Y (s) = G(s) f (s) = G(s)所以脈沖響應(yīng)即為傳函的反拉氏變換。脈沖響應(yīng)函數(shù)常用格式： impulse(sys) ； impulse(sys,Tn); impulse(sys,T ); Y = impulse(sys,T )（二） 分析系統(tǒng)穩(wěn)定性有以下三種方法：1、 利用 pzmap 繪制連續(xù)系統(tǒng)的零極點(diǎn)圖；2、 利用 tf2zp 求出系統(tǒng)零極點(diǎn)；3、 利用 roots 求分母多項(xiàng)式的根來確定系統(tǒng)的極點(diǎn)（三） 系

3、統(tǒng)的動(dòng)態(tài)特性分析Matlab 提供了求取連續(xù)系統(tǒng)的單位階躍響應(yīng)函數(shù) step、單位脈沖響應(yīng)函數(shù) impulse、零輸入響應(yīng)函數(shù) initial 以及任意輸入下的仿真函數(shù) lsim.專心-專注-專業(yè)四、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容(一) 穩(wěn)定性%MATLAB計(jì)算程序：num=9 1.8 9;den=1 3.2 2 18;G=tf(num,den);pzmap(G);p=roots(den)p = -3.8801 + 0.0000i 0.3401 + 2.1268i 0.3401 - 2.1268i由計(jì)算結(jié)果可知，該系統(tǒng)的兩個(gè)極點(diǎn)具有正實(shí)部，故系統(tǒng)不穩(wěn)定。 鍵入程序，觀察并記錄單位階躍響應(yīng)曲線：num=120;den

4、=1 8 120;step(num,den);title('Step Response of G(s)=120/s2+8s+120)');>> num=120; den=1 8 120;  G=tf(num,den); wn,z,p=damp(G)  wn =   10.9545     10.9545   z =    

5、0;  0.3651     0.3651 p =     -4.0000 +10.1980i    -4.0000 -10.1980i 所以系統(tǒng)的閉環(huán)根為s=-4+10.1980i， s=-4-10.1980i； 阻尼比為0.3651； 無阻尼振蕩頻率為10.9545. 由上圖實(shí)測(cè)峰值時(shí)間tp=0.292s； 最大超調(diào)量Mp=1.29-1=0.29，即Mp=29%。由上圖實(shí)測(cè)上升時(shí)間t

6、r=0.227-0.0498=0.1772s由上圖實(shí)測(cè)調(diào)整時(shí)間ts=0.766s。4 實(shí)驗(yàn)內(nèi)容MATLAB計(jì)算程序如下：>> sys=tf(0.316 31.6,0.8 8.9 9.1 1 0); figure(2); nyquist(sys); grid on; title('Nyquist Plot of G(s)=31.6(0.01s+1)/s(s+1)(0.1s+1)(8s+1)'); >>

7、0;sys=tf(0.316 31.6,0.8 8.9 9.1 1 0);   figure(3);  bode(sys);  grid on;>> title ('Bode Diagram of G(s)=31.6(0.01s+1)/s(s+1)(0.1s+1)(8s+1)');>> sys=tf(0.316 31.6,0.8 8.9 9.1 1 

8、;0); >>  margin(sys);grid on;  由上圖得系統(tǒng)的穩(wěn)定裕度Lg= -29.8db,c=-58.6. 二者值均為負(fù)，故系統(tǒng)不穩(wěn)定。Gc1=tf(1,1);Gc2=tf(3.333 1,100 1); >> G=tf(100,0.005 0.15 1 0); G11=series(Gc1,G);G22=series(Gc2,G); >> figure (1);

9、 >> bode(G,G11);grid on;title('G與G11波特圖曲線比較'); >> figure (2); >> bode(G,G22);grid on;title('G與G22波特圖曲線比較'); figure; margin(G11); grid on; figure; margin(G22); grid on; 比較：  G11: 系統(tǒng)的穩(wěn)定裕度Lg= -10.5db,c=-28.1 G22: 系統(tǒng)的穩(wěn)定裕度Lg=