自动控制原理线性系统的频域分析实验报告

1、实验四专业 自动化 班号 03班 指导教师 陈艳飞 姓名 胡波 实验名称 线性系统的频域分析 实验日期 第 次实验一、实验目的1掌握用MATLAB语句绘制各种频域曲线。2掌握控制系统的频域分析方法。二、实验内容1典型二阶系统绘制出，0.3，0.5，0.8，2的bode图，记录并分析对系统bode图的影响。解: 程序如下:num=0 0 36;den1=1 1.2 36;den2=1 3.6 36;den3=1 6 36;den4=1 9.6 36;den5=1 24 36;w=logspace(-2,3,100);bode(num,den1,w)gridholdbode(num,den2,w)

2、bode(num,den3,w)bode(num,den4,w)bode(num,den5,w)分析：随着的增大,伯德图在穿越频率处的尖峰越明显,此处用渐近线代替时误差越大.2系统的开环传递函数为绘制系统的Nyquist曲线、Bode图和Nichols图，说明系统的稳定性，并通过绘制阶跃响应曲线验证。解: 程序如下奈氏曲线:(1) num1=0,0,10;den1=conv(1,0,conv(1,0,conv(5,-1,1,5);w=logspace(-1,1,100);nyquist(num1,den1,w)(2) num2=8,8;den2=conv(1,0,conv(1,0,conv(1

3、,15,1,6,10);w=logspace(-1,1,100);nyquist(num2,den2)(3) num3=4/3,4;den3=conv(1,0,conv(0.02,1,conv(0.05,1,0.1,1); w=logspace(-1,1,100); nyquist(num3,den3)分析：系统1，2 不稳定，系统3稳定。伯德图:num1=0,0,10;den1=conv(1,0,conv(1,0,conv(5,-1,1,5);num2=8,8;den2=conv(1,0,conv(1,0,conv(1,15,1,6,10);num3=4/3,4;den3=conv(1,0,

4、conv(0.02,1,conv(0.05,1,0.1,1);bode(num1,den1)gridholdbode(num2,den2)bode(num3,den3)分析：系统1，2 不稳定，系统3稳定。尼科尔斯图(1) num1=0,0,10;den1=conv(1,0,conv(1,0,conv(5,-1,1,5);w=logspace(-1,1,500); mag,phase=nichols(num1,den1,w);plot(phase,20*log10(mag)ngrid(2) num2=8,8;den2=conv(1,0,conv(1,0,conv(1,15,1,6,10);w=

5、logspace(-1,1,500); mag,phase=nichols(num2,den2,w);plot(phase,20*log10(mag) ngrid (3) num3=4/3,4;den3=conv(1,0,conv(0.02,1,conv(0.05,1,0.1,1);w=logspace(-1,1,500); mag,phase=nichols(num3,den3,w);plot(phase,20*log10(mag)ngrid 分析：系统1，2 不稳定，系统3稳定。阶跃响应曲线 （1）num1=0,0,10;den1=conv(1,0,conv(1,0,conv(5,-1,1

6、,5); step(num1,den1) grid（2） num2=8,8;den2=conv(1,0,conv(1,0,conv(1,15,1,6,10); step(num2,den2) grid（3） num3=4/3,4;den3=conv(1,0,conv(0.02,1,conv(0.05,1,0.1,1); step(num3,den3) grid 3已知系统的开环传递函数为。求系统的开环截止频率、穿越频率、幅值裕度和相位裕度。应用频率稳定判据判定系统的稳定性。解：绘出系统伯德图，程序如下num=0 0 1 1;den=0.1 1 0 0;w=logspace(-2,3,100);bode(num,den,w)gm,pm,wcg,wcp=margin(num,den);gm,pm,wcg,wcp gridgm = 0pm = 44.4594wcg = 0wcp = 1.2647分析： 系统截止频率Wc=1.2647，相角裕度r=44.4594,幅值裕度hg=0，穿越频率Wg=0因此系统稳定。