《控制工程基礎(chǔ)》實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書(新)

PAGE PAGE7《控制工程基礎(chǔ)》MATLAB仿真實(shí)驗(yàn)報(bào)告姓名：____________學(xué)號(hào)：________湖北民族學(xué)院理學(xué)院2011年8月目錄TOC\o"1-1"\h\z\u實(shí)驗(yàn)一控制系統(tǒng)應(yīng)用軟件學(xué)習(xí)使用及典型控制系統(tǒng)建模分析 1實(shí)驗(yàn)二一、二階系統(tǒng)時(shí)域特性分析 6實(shí)驗(yàn)三控制系統(tǒng)頻域特性分析 8實(shí)驗(yàn)四控制系統(tǒng)穩(wěn)定性仿真 11實(shí)驗(yàn)一控制系統(tǒng)應(yīng)用軟件學(xué)習(xí)使用及典型控制系統(tǒng)建模分析實(shí)驗(yàn)?zāi)康恼莆誐ATLAB軟件使用的基本方法；熟悉MATLAB的數(shù)據(jù)表示、基本運(yùn)算和程序控制語(yǔ)句；熟悉MATLAB程序設(shè)計(jì)的基本方法。學(xué)習(xí)用MATLAB創(chuàng)建控制系統(tǒng)模型。實(shí)驗(yàn)原理實(shí)驗(yàn)儀器和用具實(shí)驗(yàn)方法與步驟掌握MATLAB軟件使用的基本方法；用MATLAB產(chǎn)生下列系統(tǒng)的傳遞函數(shù)模型：>>num=[013211];den=[143232];sys=tf(num,den)ss=zpk(sys)Transferfunction:s^4+3s^3+2s^2+s+1s^5+4s^4+3s^3+2s^2+3s+2Zero/pole/gain:(s+2.206)(s+1)(s^2-0.2056s+0.4534)(s+3.181)(s^2+1.576s+0.7532)(s^2-0.7572s+0.8347)u(t)y(t)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖如下所示，求有理多項(xiàng)式模型和u(t)y(t)z=[00];p=[0-2];k=[10];sys1=zpk(z,p,k);num=[0057];den=[1425];sys2=tf(num,den);sys=series(sys1,sys2)ss=tf(sys)Zero/pole/gain:50s^2(s+1.4)s(s+3.819)(s+2)(s^2+0.1809s+1.309)Transferfunction:50s^3+70s^2s^5+6s^4+10s^3+9s^2+10su(t)y(t)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖如下所示，求有理多項(xiàng)式模型和u(t)y(t)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖如下所示，求求有理多項(xiàng)式模型和零極點(diǎn)增益模型u(t)u(t)y(t)num1=[0010];den1=[120];sys1=tf(num1,den1);num2=[0057];den2=[1425];sys2=tf(num2,den2);sys=parallel(sys1,sys2)ss=tf(sys)Transferfunction:15s^3+57s^2+34s+50s^5+6s^4+10s^3+9s^2+10sTransferfunction:15s^3+57s^2+34s+50s^5+6s^4+10s^3+9s^2+10s6、有理多項(xiàng)式模型和零極點(diǎn)增益模型的相互轉(zhuǎn)換(3,4,5)7、在Siumlink環(huán)境下實(shí)現(xiàn)如下系統(tǒng)的傳遞函數(shù)的求取。各環(huán)節(jié)傳遞函數(shù)自定。8，簡(jiǎn)要寫出實(shí)驗(yàn)心得和問(wèn)題或建議實(shí)驗(yàn)分析及結(jié)論記錄程序記錄與顯示給定系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型完成上述各題注意事項(xiàng)掌握MATLAB軟件使用的基本方法；用Matlab產(chǎn)生系統(tǒng)的傳遞函數(shù)模型思考題怎樣使用MATLAB軟件？怎樣用MATLAB產(chǎn)生系統(tǒng)的傳遞函數(shù)模型？實(shí)驗(yàn)二一、二階系統(tǒng)時(shí)域特性分析實(shí)驗(yàn)?zāi)康睦肕ATLAB對(duì)一、二階系統(tǒng)進(jìn)行時(shí)域分析。掌握一階系統(tǒng)的時(shí)域特性，理解時(shí)間常數(shù)T對(duì)系統(tǒng)性能的影響。掌握二階系統(tǒng)的時(shí)域特性，理解二階系統(tǒng)的兩個(gè)重要參數(shù)ξ和ωn對(duì)系統(tǒng)動(dòng)態(tài)特性的影響。實(shí)驗(yàn)原理有興趣的讀者可以用本節(jié)介紹的游動(dòng)鼠標(biāo)法求取此二階系統(tǒng)的各項(xiàng)性能指標(biāo)。實(shí)驗(yàn)儀器和用具實(shí)驗(yàn)方法與步驟一階系統(tǒng)T分別為0.2、0.5、1、5時(shí)單位階躍響應(yīng)曲線num=[01];den1=[0.21];step(num,den1)holdonden2=[0.51];step(num,den2)holdonden3=[11];step(num,den3)holdonden4=[51];step(num,den4)gridlegend('T=0.2','T=0.5','T=1','T=5')二階系統(tǒng)ωn=6,ξ分別為0.2、0.5、1時(shí)單位階躍響應(yīng)曲線kesai=[0.20.51];num=[0036];fori=1:3den=[112*kesai(i)36];step(num,den)holdonendgridlegend('kesai=0.2','kesai=0.5','kesai=1')2）ξ=0.7,ωn分別為2、4、12時(shí)單位階躍響應(yīng)曲線w=[2412];fori=1:3num=[00w(i)^2];den=[11.4*w(i)w(i)^2];step(num,den)holdonendgridlegend('w=2','w=4','w=12')num=[36];den=[1636];G=tf(num,den);%????×?′ó·??μê±??oí?ü??ó|μ?3?μ÷á?C=dcgain(G)[y,t]=step(G);plot(t,y)grid[Y,k]=max(y);Cmax=Ytimetopeak=t(k)percentovershoot=100*(Y-C)/C%????é?éyê±???￡n=1;whiley(n)<Cn=n+1;endrisetime=t(n)%?????èì??ìó|ê±???￡i=length(t);while(y(i)>0.95*C)&(y(i)<1.05*C)i=i-1;endsetllingtime=t(i)3）鍵入程序，觀察并記錄單位階躍響應(yīng)曲線4）記錄各響應(yīng)曲線實(shí)際測(cè)取的峰值大小、峰值時(shí)間、超調(diào)量及過(guò)渡過(guò)程時(shí)間，并填表：num=[36];den=[1636];G=tf(num,den);%????×?′ó·??μê±??oí?ü??ó|μ?3?μ÷á?C=dcgain(G)[y,t]=step(G);plot(t,y)grid[Y,k]=max(y);Cmax=Ytimetopeak=t(k)percentovershoot=100*(Y-C)/C%????é?éyê±???￡n=1;whiley(n)<Cn=n+1;endrisetime=t(n)%?????èì??ìó|ê±???￡i=length(t);while(y(i)>0.98*C)&(y(i)<1.02*C)i=i-1;endsetllingtime=t(i)實(shí)際值理論值峰值Cmax1.16301.1630峰值時(shí)間tp0.60740.5236超調(diào)量16.30110.1630過(guò)渡時(shí)間ts0.86501.3436實(shí)驗(yàn)分析及結(jié)論完成上述各題完成上述各題記錄程序，觀察記錄單位階躍響應(yīng)曲線響應(yīng)曲線及指標(biāo)進(jìn)行比較，作出相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)分析結(jié)果分析系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)特性注意事項(xiàng)注意一階慣性環(huán)節(jié)當(dāng)系統(tǒng)參數(shù)T改變時(shí)，對(duì)應(yīng)的響應(yīng)曲線變化特點(diǎn)，以及對(duì)系統(tǒng)的性能的影響。注意二階系統(tǒng)的性能指標(biāo)與系統(tǒng)特征參數(shù)ξ、ωn之間的關(guān)系。思考題一階系統(tǒng)時(shí)間常數(shù)T對(duì)系統(tǒng)性能有何影響？二階系統(tǒng)的兩個(gè)重要參數(shù)ξ和ωn對(duì)系統(tǒng)性能有何影響？實(shí)驗(yàn)三控制系統(tǒng)頻域特性分析實(shí)驗(yàn)?zāi)康募由罾斫忸l率特性的概念，掌握系統(tǒng)頻率特性的測(cè)試原理及方法。利用MATLAB作出開(kāi)環(huán)系統(tǒng)的奈奎斯特圖和波特圖，對(duì)控制系統(tǒng)特性進(jìn)行分析。實(shí)驗(yàn)原理實(shí)驗(yàn)儀器和用具實(shí)驗(yàn)方法與步驟用Matlab作Nyquist圖.系統(tǒng)開(kāi)環(huán)傳函為num=[151];den=[123];nyquist(num,den)grid用Matlab作Bode圖.系統(tǒng)開(kāi)環(huán)傳函為num=[001];den=[10.41];bode(num,den)grid鍵入程序，觀察并記錄各種曲線實(shí)驗(yàn)分析及結(jié)論完成上述各題記錄程序，觀察記錄各種曲線根據(jù)開(kāi)環(huán)頻率特性圖分析閉環(huán)系統(tǒng)穩(wěn)定性及其他性能作出相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)分析結(jié)果注意事項(xiàng)頻率特性的概念頻率特性的測(cè)試原理及方法。思考題典型環(huán)節(jié)的頻率特性？怎樣用奈奎斯特圖和波特圖對(duì)控制系統(tǒng)特性進(jìn)行分析？實(shí)驗(yàn)四控制系統(tǒng)穩(wěn)定性仿真實(shí)驗(yàn)?zāi)康募由罾斫夥€(wěn)定性的概念，掌握判斷系統(tǒng)的穩(wěn)定性的原理及方法。學(xué)會(huì)運(yùn)用各種穩(wěn)定判據(jù)來(lái)判斷系統(tǒng)的穩(wěn)定性及對(duì)控制系統(tǒng)穩(wěn)定性進(jìn)行分析。學(xué)會(huì)運(yùn)用MATLAB對(duì)系統(tǒng)穩(wěn)定性進(jìn)行仿真。實(shí)驗(yàn)原理實(shí)驗(yàn)儀器和用具實(shí)驗(yàn)方法與步驟系統(tǒng)傳函為，用以下三種方法試判斷其穩(wěn)定利用pzmap繪制連續(xù)系統(tǒng)的零極點(diǎn)圖利用tf2zp求