昆明理工大学-控制系统CAD-上机实验报告

控制系统CAD实验报告实验一MATLAB使用方法和程序设计一、实验目的1掌握MATLAB软件使用的基本方法；2熟悉MATLAB的基本运算和程序控制语句；3熟悉MATLAB程序设计的基本方法。2、实验内容1求多项式的根453224XXXP程序P12354XROOTSP结果截图2已知,试使242424BACACBCBAF用符号运算的方法对其因式分解。程序SYMSABCFA4B2C2B4C2A2C4A2B2FACTORF结果截图3编写一个函数，完成求和S123IN。（N1000）程序FUNCTIONSUMSUMNSUM0FORI11000SUMSUMIENDEND结果截图4已知一传递函数，试将其4522SSSF分解为部分分式。程序NUM12DEN154RES,POLES,KRESIDUENUM,DEN结果截图实验二一、实验目的1掌握如何使用MATLAB进行系统的时域分析。2掌握如何使用MATLAB进行系统的频域分析。3掌握如何使用MATLAB进行系统的根轨迹分析。4掌握如何使用MATLAB进行系统的稳定性分析。二、实验内容1时域分析根据下面传递函数模型绘制其单位阶跃响应曲线并从图上读取最大超调量，绘制系统的单位脉冲响应。81066532SSSG程序NUM3,15,18DEN1,6,10,8GTFNUM,DENSTEPGGRIDFIGURE2IMPULSEGGRID结果截图单位阶跃响应曲线单位脉冲响应曲线结果分析由图中可直接读出峰值241系统最大超调量MP7282频域分析典型二阶系统传递函数为222NNWSSG当07,N取6时的BODENICHOLSNYQUIST图的单位阶跃响应。（1）BODE图程序SYMSABA07B6NUMBBDEN1,2AB,BBGTFNUM,DENBODEGGRID结果截图结果分析闭环系统是稳定的。（2）NICHOLS图程序SYMSABA07B6NUMBBDEN1,2AB,BBGTFNUM,DENNICHOLSG结果截图结果分析相角裕度大于0，幅值裕度大于0，闭环系统是稳定的。（3）NYQUIST图程序SYMSABA07B6NUMBBDEN1,2AB,BBGTFNUM,DENNYQUISTG结果截图结果分析当频率从负无穷变到正无穷时，NYQUIST曲线不包含（1，J0），所以闭环系统是稳定的。3根轨迹分析绘制下面负反馈系统系统的根轨迹，并分析系统稳定的K值范围。前向通道SSKSG532反馈通道10H程序GSYSTF1,3,5,0HSYSTF1,1,100RLOCUSGSYSHSYSSGRIDKLJIEWDINGGSYS,HSYSLJIEWDING函数FUNCTIONKLJIEWDINGGSYS,HSYSK0000111000NNLENGTHKFORI11800PCHDIHSHUGSYS,HSYS,KIIIFINDREALP0NLENGTHIIIFN0,BREAK,ENDENDIFN0DISP系统稳定K的取值范围为K0ELSEIFKI00001DISP系统在K0取值范围不稳定ELSEIFKI10001K000010001KINNLENGTHKFORI1NNPCHDIHSHUGSYS,HSYS,KIIIFINDREALP0NLENGTHIIIFN0,DISP系统稳定临界值KIBREAKENDENDELSEKKI10001KI1NNLENGTHKFORI1NNPCHDIHSHUGSYS,HSYS,KIIIFINDREALP0NLENGTHIIIFN0,DISP系统稳定临界值KIBREAKEND,ENDENDENDENDKKICHDIHSHU函数FUNCTIONPCHDIHSHUGSYS,HSYS,KSYSFEEDBACKKGSYS,HSYSNUM,DENTFDATASYS,VPROOTSDEN结果截图结果分析系统稳定的K值范围是0ODB的频段内，二阶系统对数相频特性不穿越180。线，所以闭环系统是稳定的。实验三一、实验目的掌握使用BODE图法进行控制系统设计的方法；熟悉ZIEGLERNICHOLS的第二种整定方法的步骤。二、实验内容1设一单位负反馈控制系统，如果控制对象的开环传递函数为试设计一个串联超前校正装置。804SKSGP要求校正后系统的相角裕度45；当系统的输入信号是单位斜坡信号时，稳态误差ESS004绘制出校正后系统和未校正系统的BODE图及其闭环系统的单位阶跃响应曲线，并进行对比。程序未校正前NUM8000DENCONV1,0,CONV1,4,1,80GTFNUM,DENMARGING校正NUM8000DENCONV1,0,CONV1,4,1,80GTFNUM,DENSYS1FEEDBACKG,1STEPSYS1GM,PM,WCG,WCPMARGINGW010110000MAG,PHASEBODEG,WMAGDB20LOG10MAGPHIM145DETA10PHIMPHIM1PMDETABITA1SINPHIMPI/180/1SINPHIMPI/180NFINDMAGDB10LOG101/BITA0001NLENGTHPR0IFN1BREAKENDENDSTEPGCG,000013KM运算结果可确认KM4210；TM21507514故确定PID控制器的KP，TI，TD的值，并求设计出的系统的单位阶跃响应曲线，给出系统的性能指标程序如下NUM1DENCONV1,0,CONV1,1,1,20KM4210TM140KP06KMTI05TMTD0125TMKP,TI,TD,STFSGCKP11/TISTDSGCGFEEDBACKGCG,1ST