實(shí)驗(yàn)二用MATLAB建立傳遞函數(shù)模型

1、自動控制原理實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書2013年 4月自動控制原理實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書目 錄實(shí)驗(yàn)一 典型系統(tǒng)的時域響應(yīng)和穩(wěn)定性分析 . 1實(shí)驗(yàn)二 用 MATLAB建立傳遞函數(shù)模型 . 5實(shí)驗(yàn)三 利用 MATLAB進(jìn)行時域分析 . 13實(shí)驗(yàn)四 線性定?？刂葡到y(tǒng)的穩(wěn)定分析 . 25實(shí)驗(yàn)五 利用 MATLAB繪制系統(tǒng)根軌跡 . 29實(shí)驗(yàn)六 線性系統(tǒng)的頻域分析 . 37實(shí)驗(yàn)七 基于 MATLAB控制系統(tǒng)頻域法串聯(lián)校正設(shè)計 . 51附錄 1 MATLAB簡介 . 58附錄 2 SIMULINK簡介. 67I自動控制原理實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書實(shí)驗(yàn)一 典型系統(tǒng)的時域響應(yīng)和穩(wěn)定性分析一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?) n二、實(shí)驗(yàn)設(shè)備三、實(shí)驗(yàn)原理及內(nèi)容 +1_圖 1

2、-1 1 uF2 00 K2 0K2 uF5 00 KRr(t)_-C(t)1 0K1 0K_C (t)輸出測 圖 1-2 R 1自動控制原理實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書T ?0T1? K ? ? ，K，1W(s)? 。n K1C(S)R(S)+E(S)1_2圖 1-3 R_C(t)輸出測量端_圖 1-4 :G(s)H(s)?:1G(s)H(s)0 。S3S2S1S02自動控制原理實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書 KKK四、實(shí)驗(yàn)步驟和“12s 1R= 。t Pp間t 。S R= ，M t 和t 實(shí)PpS 1R= 。 = 五、實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象分析表 1-1響應(yīng)情況PPSC測量值Kp160200 1過阻尼3自動控制原理實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書4Mp e2 t

3、 t sC(t ) 1e2，p 1p2nn表 1-2開環(huán)增益 K穩(wěn)定性R(K)表 13R(K)臨界穩(wěn)定等幅振蕩穩(wěn)定衰減收斂41 .710054自動控制原理實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書實(shí)驗(yàn)二 用 MATLAB建立傳遞函數(shù)模型 b s b sm1 b sbmG(s) n m12mm1s a s a sann11n1n和 numdennum b ,b ,b ,b ;）12mm1den a ,a ,a ,a 12n1n ;() 例1 :s5G(s) s42s33s 4s52 s+2+2+3+4s+55自動控制原理實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書G例2 6(sG(s) (s s (s6)22 6s+s+6 5G(s)s(ss24 s(s z

4、)(s z )(s z )G(s) K12m(s p )(s p )(s p )12n Z和P，KGainij K;Z z z z ；12mP p p p ；12n() 例3 (s1.9294)(sj)(sj)(sj)G(s) 6 6自動控制原理實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書:6 +-+ + p 8(s1 j)(s1 j)G(s)s2(s5)(s6)(s 2, = ( k),p, =( )例4 6.8s 61.2s95.22G(s) s47.5s322s 19.5s2 s+ +例5 (s2)(s7)G(s) 6.8s(s3 j2)(s 7自動控制原理實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書 +s+ss25s6】已知系統(tǒng)傳遞函數(shù)G(s)s32s

5、 s28(ss。G(s)s(s5)(s6)(s圖 ( ) = ） ；例6 11G (s) G (s) ，(s22s118自動控制原理實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書: s+1+3+3s+2: s+1+3+3s例7 s37s224s10s51G (s) ，2(s)H(s) ，1s 410s 35s 50sss132圖 9自動控制原理實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書+s+s+2s1 G(s)s22s 3、 與 ） 圖 ) 圖 2 圖 ） 10自動控制原理實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書） 示模塊庫)8 圖 4 ） 在 )。 在 在 在和（ 和11自動控制原理實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書和 圖 圖 5 圖 圖 7 和， 較圖 12自動控制原理實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書實(shí)驗(yàn)三 利用 MATLAB進(jìn)行

6、時域分析 、 n D用() () n() 和 。n :3s 2s 5s 4s6432G(s) s53s44s32s 7s22 % 13自動控制原理實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書圖 1() ) 或(,t) 或, ()() t0: :Tfinal 25】已知傳遞函數(shù)為：G(s) 2 4 25ss % % 14自動控制原理實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書圖 2 % 從0到5 % c % 。 % 1 ； ；100 G(s)s25s15自動控制原理實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書y y和t My 所 16自動控制原理實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書ti3G(s) (s1i)(s1i) % % % C= =17自動控制原理實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書圖 n n 18自動控制原理實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書阻尼比不同時的階躍響

7、應(yīng)曲線2=0=0.25=0.5=0.75=1edu10tilpmA012 n n n19自動控制原理實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書變化時系統(tǒng)的階躍響應(yīng)曲線wnwn=101edutilpmA0012和 n 0.2110.2101=0脈沖0.210.21-1020自動控制原理實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書0.210.210.2101=0階躍0.210.210.2110 G(s)s22s102s(s)G；1s22ss20.5s(s) ，G；2s2s2s20.5s(s) ，G；2s3s2s(s) ，G。4s22s21自動控制原理實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書R(s)Y(s)圖 R(s)Y(s)P(s)-0圖 R(s)Y(s)P(s)0圖 2(s) 、W nn0

8、s22 sn 22自動控制原理實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書 n 5(s2)(s (s)，(s4)(s 2s2 0.625(s2)(s(s) s=-4改(s0.5)(s 2s2成-10(ss (s)s=-2 (s4)(s 2s2s=- 23自動控制原理實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書1.05(0.4762s (s)(0.125sss s12 用 1.05 (s) s12s2 (s) 和(0.125sss s32(0.125sss s (s)42 (s) (s) 和(0.5ss s152 (s) (s) 和25（24自動控制原理實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書實(shí)驗(yàn)四 線性定?？刂葡到y(tǒng)的穩(wěn)定分析 R）Y）W（S）圖 11(s)和 ）W(s)）Ws1s0.2）W

9、（S）圖 單位反饋對系統(tǒng)穩(wěn)結(jié)構(gòu)形式系統(tǒng)傳遞函數(shù)單位閉環(huán)極點(diǎn)階躍響應(yīng)曲線定性的影響1開環(huán)a閉環(huán)25自動控制原理實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書1b111(s)）W(s)）W(s)）Ws1ssss232系統(tǒng)類型對系統(tǒng)穩(wěn)定性的影響及規(guī)律單位階躍響應(yīng)曲線11s2s1s3s2 s0.2s0.2(s)）W(s)）W；s2s1s2s126自動控制原理實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書11(s)）W(s)）W(s0.2)(s s(s0.2)(s s22分析零極點(diǎn)的影響1(s0.2)(s2s1(s0.2)(s2sK2(s)，當(dāng)W 。nns2 s2nnK1 n127自動控制原理實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書011128自動控制原理實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書實(shí)驗(yàn)五 利用 MATLAB繪制系統(tǒng)根軌

10、跡 ；sKsK s 2345s b sm1 b b(s z )(s z )(s z )numdenmG (s) K K K KG (s)1m1m12ms a s a san(s p )(s p )(s p )kn101n1n12nnumden1K0K29自動控制原理實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書了GG 0KKKR和RKR ) KPK(s) (s) Gs(ssk0 % % 30自動控制原理實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書。圖 KK % K K K K31自動控制原理實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書圖 Ktns在 1 ( )G s ( 10)s s；32自動控制原理實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書 ( )G s s2s置G K t。vs33自動控制原理實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書KK (as1) ）

11、G(s)）G(s)；ggTs1)(T s1)Ts1)(T s1)1212K）G(s)T T ，gTs1)(T s1)(ps1)1212Ta和p34自動控制原理實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書KgTs1)(T s1)12K (as1)gTs1)(T s1)12KgTsT s1)(12K (as1)K）G(s)）G(s)ggTs1)(T s1)Ts1)(T s1)(ps1)1212的T T 。12和K K gg與 K g定K 值)g跡K g 35自動控制原理實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書 （K（36自動控制原理實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書實(shí)驗(yàn)六 線性系統(tǒng)的頻域分析. . (j )G 。b s b sm1 b sbmG(s)01m1ma s a s a sa

12、nn01n1nb (j)b j m1 b( )j b( )mG() 01m1ma (j)a j( )aj a( )nn01n1n。 % w） 解 ; 作 定。() （，37自動控制原理實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書，為 nnum(s) ; G(s) den(s) ww或 和 w 和ww1 G(s) 2 0.8 1ss% 38自動控制原理實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書圖R0.5G(s)H(s)s32s2s0.539自動控制原理實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書() j 40自動控制原理實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書或 w,MATLAB w w或 10d10d 2和 112 12 log ( ) d log ( )d , 11221與12 由于伯德圖是半對數(shù)坐標(biāo)圖且幅頻圖和相頻圖

13、要同時在一個繪圖窗口中繪制，因此，要用到半對數(shù)坐標(biāo)繪圖函數(shù)和子圖命令。） ，y xy，y， x y ） 41自動控制原理實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書 到 mn k 6 10(s G(s) s(s7) 。 分貝值， 2圖 42自動控制原理實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書 % 從 至 % % % % 圖 43自動控制原理實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書102 2 10s s G(s)H(s) 。 、 用 里 , m m。 G ） 表和 7 】 G(s) 2(s 2s s2)32 % 44自動控制原理實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書 % 圖 ） o 45自動控制原理實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書100(s2 G(s) ，(ss s9)2 : = = = o 。圖 k ( )G s 當(dāng) s(ss2) k

14、46自動控制原理實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書k ( )G s s(0.5s1)(0.1s1)31.6 ( )G s ss1)(0.1s1) k(s1) ( ) 作 G s (0.1 1)ss k ; H在 h G h G d Gd G(j)ejTG(j)e() ，jT1 G(s) eTss1當(dāng) , 。 47自動控制原理實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書 % 1% 圖 圖 ） ）KK） Ts1K） ） ）s）Ks2K 、 、 、 、 ） s2s21248自動控制原理實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書345K 0、T 、T Ts(T s1212KK 1 型系統(tǒng)：、（、 T 、 T 、sTssTs(T s12112K2、 ，s(s2 2s 2 )K 2、T s2T

15、s11 、c 、相穿頻率 K 。gcg149自動控制原理實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書2 . ( ) 50自動控制原理實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書實(shí)驗(yàn)七 基于 MATLAB控制系統(tǒng)頻域法串聯(lián)校正設(shè)計 應(yīng) 。 a 和 。 o G c圖 51自動控制原理實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書圖 w =率 。0.025s1G (s) s1c 1 。其中1、 2 、 % % )%52自動控制原理實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書 )圖 圖圖 。28 K(s) Gs (0.2so2 。 , m ） 1和 2 53自動控制原理實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書54自動控制原理實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書圖 圖圖 55自動控制原理實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書 。 ；23） 選 擇 不 同 的 ， 計 算 或 查 出 不 同 的 值 ， 在 伯 特 圖 上

16、 繪 制 )cc b和 T ；K 0(s)s ss500 ，幅值裕度h17dB的相角裕度滿足K 40s1v(s)G。c56自動控制原理實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書 ()57自動控制原理實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書附錄 1 MATLAB 簡介 是 M toolbox 1.1 MATLAB 桌面系統(tǒng) 1 8 ） ） ） ） ） ） ） M 58自動控制原理實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書圖 1 1.2 MATLAB命令窗口 或 菜單，在彈出的編程窗口中逐行輸入命令，輸入完畢后點(diǎn)擊或 M s2:G(s)s22s6 59自動控制原理實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書 edutilpmA00123456 圖 2 為 C A和 a1.3 MATLAB的幫助系統(tǒng) 。 60自動控制原理實(shí)驗(yàn)

17、指導(dǎo)書 的 1.4 MATLAB 基本操作命令1.4.1 語句以”開始和以分號；結(jié)束的特殊效用在 中 M 1.4.2 簡單矩陣的輸入 或 ） a 2 45a 1 2 34 5 6 a n a 961自動控制原理實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書a 1 2 34 5 67 8 9a ，2，3；4，5，67，8，在 ） M1.4.3 復(fù)數(shù)矩陣輸入 i或 ） 3 7 ） 1 1和 1.4.4 MATLAB 語句和變量” ans14.2875是 62自動控制原理實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書 （5 e 。 e （7j” ) mag,phasebode(num,W) W1.4.5 獲取工作空間信息 或 命 。1.4.6 常數(shù)與算術(shù)運(yùn)算符1.60210e203 6.62252e23 。 與 63自動控制原理實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書1.4.7 選擇輸出格式 ）x1001x-1） x4/36x 51.3333 0.0000 x1.3333e00 06x1.33333333333333 0.00000123450000 x1.33333333333333e00 1.234500000000000e061.4.8 MATLAB 圖形 64自動控制原理實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書 (。 , )（ 點(diǎn)y.SmoDx+-gb*wk:(N) N ( m n i ）( ) y )65