《控制系統(tǒng)計算機輔助設(shè)計》實驗指導(dǎo)書

僅供個人參考僅供個人參考不得用于商業(yè)用途不得用于商業(yè)用途〔12個學(xué)時〕Forpersonaluseonlyinstudyandresearch;notforcommercialuse《把握系統(tǒng)計算機關(guān)心設(shè)計》試驗指導(dǎo)書劉瓔瑛南京農(nóng)業(yè)大學(xué)工學(xué)院自動化教研室20236月目 錄TOC\o“1-1“\h\z\u\l“_TOC_250003“試驗一Matlab環(huán)境生疏與根本運算 3\l“_TOC_250002“試驗二Matlab語言程序設(shè)計… 5\l“_TOC_250001“試驗三把握系統(tǒng)時、頻域仿真… 6\l“_TOC_250000“試驗四把握系統(tǒng)模型的建立和分析 8試驗一、Matlab環(huán)境生疏與根本運算一、試驗?zāi)康?、把握Matlab軟件使用的根本方法；2、生疏Matlab的數(shù)據(jù)表示、根本運算方法；3Matlab繪圖命令及根本繪圖把握。二、試驗原理MATLAB3〔TheCommandWindowm-〔TheEditWindo〔TheFigureWindowSimulinkSimulink模型編輯窗口。1．命令窗口〔TheCommandWindow〕后面輸入交互的命令，這些命令就馬上被執(zhí)行。.m”m-文件。2．m-文件編輯窗口〔TheEditWindow〕mm-m-文件。在MATLAB主界面上選擇菜單“File/New/M-file”就翻開了一個的m-文m-文件。三、試驗內(nèi)容：1、矩陣運算矩陣的乘法A=[12;34];B=[55;78];A^2*B矩陣除法A=[123;456;789];B=[100;020;003];求A\B,A/B矩陣的轉(zhuǎn)置及共軛轉(zhuǎn)置A=[5+i,2-i,1;6*i,4,9-i];求A.”,A”使用冒號選出指定元素：A=[123;456;789];求A中第3列前2個元素；A中全部列第2，3行的元素；復(fù)數(shù)矩陣的生成：生 成 矩

a1b1ja3eb3j

a2b2j ， 假設(shè)a4eb4j a1=3,a2=-2,a3=9,a4=23,b1=5,b2=3,b3=6,b4=33,求出矩陣的具體數(shù)值。2、多項式〔1〕求多項式p(x)=x3+2x+4〔2〕A=[1.2350.9;51.756;3901;1234]，求矩陣A的特征多項式;求特征多項式中未知數(shù)為20時的值；A3〔1〕繪制余弦曲線y=cos(t)，t∈[0，2π]〔2〕在同一坐標(biāo)系中繪制余弦曲線y=cos(t-0.25)和正弦曲線y=sin(t-0.5)，t∈[0，2π]4、根本繪圖把握繪制[0，4π]區(qū)間上的x1=10sint曲線，并要求：線形為點劃線、顏色為紅色、數(shù)據(jù)點標(biāo)記為加號；坐標(biāo)軸把握：顯示范圍、刻度線、比例、網(wǎng)絡(luò)線標(biāo)注把握：坐標(biāo)軸名稱、標(biāo)題、相應(yīng)文本；四、試驗報告在報告中。試驗二Matlab一、試驗?zāi)康?、把握Matlab軟件使用的根本方法；2、生疏Matlab程序設(shè)計的根本方法二、試驗原理MATLAB三、試驗內(nèi)容1、編寫命令文件：計算1+2+…+n<2023n值；2for和while2的0到153xy或Y時〔表示是1；當(dāng)從鍵盤輸入n或N〔表示否x自動賦為0序。四、試驗要求告上。五、試驗思考題FORWHILE用戶數(shù)據(jù)的輸入有那幾種函數(shù)？試驗三把握系統(tǒng)時、頻域仿真一．試驗?zāi)康?、把握如何使用Matlab進展系統(tǒng)的時域分析2、把握如何使用Matlab進展系統(tǒng)的頻域分析3、把握如何使用Matlab進展系統(tǒng)的根軌跡分析二、試驗內(nèi)容1、時域分析〔2〕典型二階系統(tǒng)傳遞函數(shù)為：量，繪制系統(tǒng)的單位脈沖響應(yīng)、零輸入響應(yīng)曲線?！?〕典型二階系統(tǒng)傳遞函數(shù)為：〔3〕典型二階系統(tǒng)傳遞函數(shù)為：當(dāng)ζ=0.7,ωn取2、4、6、8、10、12的單位階躍響應(yīng)?！?〕典型二階系統(tǒng)傳遞函數(shù)為：〔1〕典型二階系統(tǒng)傳遞函數(shù)為：當(dāng)ωn=6,ζ0.2、0.4、0.6、0.8、1.0、1.5、2.02、頻域分析〔1〕典型二階系統(tǒng)傳遞函數(shù)為：〔2〕典型二階系統(tǒng)傳遞函數(shù)為：當(dāng)ζ=0.7,ωn取2、4、6、8、10、12的伯德圖〔2〕典型二階系統(tǒng)傳遞函數(shù)為：當(dāng)ωn=6,ζ取0.2、0.4、0.6、0.8、1.0、1.5、2.0的伯德圖。請繪制出下面系統(tǒng)模型的Nyquist圖、Bode圖和Nichols圖(a)(b)(c)

G(s)G(s)1)0.1s14(s31)

10 ;s2(5s1)(s5)8(s1)s2(s15)(s26s10) 0 2 1

4 (d) 3 2 0x3u; y; 1 3 43、根軌跡分析

2K值范圍。三、試驗要求值范圍。告上。假設(shè)有圖，則將圖復(fù)制在試驗報告上。四、試驗思考題二維圖形函數(shù)有何要求？假設(shè)要求試驗中所用數(shù)據(jù)由用戶從鍵盤輸入，依據(jù)如何編寫？試驗四、把握系統(tǒng)模型的建立和分析一．試驗?zāi)康纳璨盐瞻盐障到y(tǒng)模型的建立。把握如何使用Matlab進展系統(tǒng)的穩(wěn)定性分析了解把握系統(tǒng)的PID把握器的根本設(shè)計方法。二．試驗內(nèi)容MATLABG(s)

s34s23s2s2(s1)(s4)240.3 0.1 0.05 2 b) t) 1 .1 0 xt)0ut), y1;; .5

8.9

4假設(shè)前面例子中全部的模型均為開環(huán)模型，并假設(shè)每個模型都有單位負(fù)反響構(gòu)造點。假設(shè)系統(tǒng)由兩個模塊G1

(s)和G2

串聯(lián)連接而成，G(s)

且G(s)

s23s5 ;1 s2

3s4

1

4s33s22s1MATLAB結(jié)果：型。給出狀態(tài)方程模型，請判定系統(tǒng)的穩(wěn)定性，系統(tǒng)穩(wěn)定性分析〔用求分母多項式的根和求零極點分布圖兩種方法系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數(shù)為：試對系統(tǒng)閉環(huán)判別其穩(wěn)定性。根軌跡法推斷系統(tǒng)穩(wěn)定性：一個單位負(fù)反響系統(tǒng)開環(huán)傳遞函數(shù)為：置，并推斷在該點系統(tǒng)閉環(huán)的穩(wěn)定性。Bode圖法推斷系統(tǒng)穩(wěn)定性：兩個單位負(fù)反響系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數(shù)分別為：Bode圖法推斷系統(tǒng)閉環(huán)的穩(wěn)定性。假設(shè)系統(tǒng)的對象模型為G(s)10(s1)3,

并定義一個PID把握器G (s)0.481

1 0.4353sPID

1.814s 0.04353 這個把握器與對象模型進展串聯(lián)連接，假定整個閉環(huán)系統(tǒng)是由單位負(fù)反響構(gòu)成現(xiàn)。同時寫出開環(huán)和閉環(huán)系統(tǒng)的零極點模型表示。三．試驗報告列出系統(tǒng)的三種典型模型〔離散各種模型之間的轉(zhuǎn)換語句；把握系統(tǒng)模型的穩(wěn)定性分析、時域分析、頻域分析常用方法；將上述4道題目的試驗結(jié)果整理撰寫，并給出相應(yīng)的圖表曲線；對試驗中覺察的問題進展分析、爭論。四．留意事項1．關(guān)于PID2〔NyquistBode圖和Nichols圖的概念。僅供個人用于學(xué)習(xí)、爭論；不得用于商業(yè)用途。Forpersonaluseonlyinstudyandresearch;notforcommercialuse.Nurfürdenpers?nlichenfürStudien,Forschung,zukommerziellenZweckenverwendetwerden.Pourl”étudeetlarechercheunique