《自动控制原理》MATLAB分析与设计

1、自动控制原理 MATLAB分析与设计仿真实验报告第三章 线性系统的时域分析法1 、教材 P136.3-5 系统进行动态性能仿真， 并与忽略闭环零点的系统动 态性能进行比较，分析仿真结果；(1)原系统的动态性能SIMULINK 仿真图：仿真结果 ：分析：从图中可以看出：峰值时间： tp=3.2s ，超调量 18.0 ，调节时 间 ts=7.74s 。(2)忽略闭环零点的系统动态性能SIMULINK 仿真图：自动控制原理 MA TLAB 分析与设计仿真实验报告仿真结果：分析：从图中可以看出：峰值时间： tp=3.6s ，超调量 16.7 ，调节 时间 ts=7.86s 。（ 3）两种情况动态性能比

2、较 SIMULINK 仿真图：仿真结果：共 20 页 第 1 页兰州理工大学 电气工程与信息工程学院自动控制原理 MA TLAB 分析与设计仿真实验报告分析： 通过比较可以看出闭环零点对系统动态性能的影响为： 减小峰值 时间，使系统响应速度加快，超调量增大。这表明闭环零点会减小系统 阻尼。3-9 系统SIMULINK 仿真图：仿真结果：共 20 页 第 2 页兰州理工大学 电气工程与信息工程学院自动控制原理 MA TLAB 分析与设计仿真实验报告Scope0分析：从图中可以看出：峰值时间： tp=1.05s ，超调量 35.1 ，调节 时间 ts=3.54s （=2）。Scope1共 20 页

3、 第 3 页兰州理工大学 电气工程与信息工程学院自动控制原理 MA TLAB 分析与设计仿真实验报告分析：从图中可以看出：峰值时间： tp=0.94s ，超调量 37.1 ，调 节时间 ts=3.44s （=2 ）。Scope2分析：由于计算机在计算的过程也存在误差，因此，不同的参数时，两条线重合，需将闭环传递函数计算出来再作比较。计算出闭环传递函数SIMULINK 仿真图：兰州理工大学 电气工程与信息工程学院共 20 页 第 4 页自动控制原理 MA TLAB 分析与设计仿真实验报告Scope3分析：从图中可以看出：峰值时间： tp=1.05s ，超调量 35.1 ，调节 时间 ts=3.5

4、4s （=2）。分析：从图中可以看出：峰值时间： tp=0.94s ，超调量 37.1 ，调共 20 页 第 5 页兰州理工大学 电气工程与信息工程学院自动控制原理 MA TLAB 分析与设计仿真实验报告节时间 ts=3.44s （=2 ）前馈控制结果：比较表明系统的稳定性与前馈控制无关；微分反馈使系统的 性能得到了改善。3 、英文讲义 P153.E3.3SIMULINK 仿真图：共 20 页 第 6 页兰州理工大学 电气工程与信息工程学院自动控制原理 MA TLAB 分析与设计仿真实验报告仿真结果：4 、实例“Disk Drive Read System ”， 在 Ka=100 时，试采用微

5、分反馈使 系统的性能满足给定的设计指标。SIMULINK 仿真图：共 20 页 第 7 页兰州理工大学 电气工程与信息工程学院自动控制原理 MA TLAB 分析与设计仿真实验报告仿真结果：第四章 线性系统的根轨迹法1 、英文讲义 P157.E4.5 MATLAB 程序：num=1;den=1 -1 0; rlocus(num,den)仿真结果：共 20 页 第 8 页兰州理工大学 电气工程与信息工程学院自动控制原理 MA TLAB 分析与设计仿真实验报告-0.8-0.2-0.4-0.600.20.4 0.6 Real Axis0.8 1 1.2Root Locus6 4 2 00 0 0 si

6、xAyranigamI2、 P181.4-5-(3 )的根轨迹MATLAB 程序：G=zpk(,0 -1 -3.5 -3-2i -3+2i,1); rlocus(G);根轨迹图：兰州理工大学 电气工程与信息工程学院共 20 页 第 9 页自动控制原理 MA TLAB 分析与设计仿真实验报告15-10-10-5 0Real AxisRoot Locus105sixAyranigam10习题 4-10MATLAB 程序：G1=zpk(,0 0 -2 -5,1);G2=zpk(-0.5,0 0 -2 -5,1); figure(1)rlocus(G1);figure(2)rlocus(G2);根轨迹

7、图：共 20 页 第 10兰州理工大学 电气工程与信息工程学院 页自动控制原理 MA TLAB 分析与设计仿真实验报告Real AxissixAyranigamReal AxissixAyranigam线性系统的频域分析法共 20 页 第 11兰州理工大学 电气工程与信息工程学院 页自动控制原理 MA TLAB 分析与设计仿真实验报告MATLAB 程序：G=tf(1,1,conv(0.5,1,0,1/9,1/3,1); bode(G);grid响应曲线：50)Bd(edutinga0Bode Diagram-50)ged(esah-100-45-90-135-180-225-270-10101

8、10Frequency (rad/sec)10105-16MATLAB 程序：2K1=1;T1=2;G1=tf(K1,conv(conv(1,0,T1,1),1,1);G11=feedback(G1,1);K2=2;T2=0.5;G2=tf(K2,conv(conv(1,0,T2,1),1,1);G21=feedback(G2,1);共 20 页 第 12兰州理工大学 电气工程与信息工程学院 页自动控制原理 MA TLAB 分析与设计仿真实验报告K3=2;T3=0.5;G3=tf(K2,conv(conv(1,0,T3,1),1,1);G31=feedback(G3,1);figure(1);

9、step(G11);grid;figure(2);step(G21);grid;figure(3);step(G31);grid; 响应曲线：1.8Step Response1.61.41.20.80.60.40.21020253035404550Time (sec)edu itu lp m A15共 20 页 第 13兰州理工大学 电气工程与信息工程学院 页自动控制原理 MA TLAB 分析与设计仿真实验报告edutilpm0.60.40.21.81.61.41.210.8Step Response0 5 1015 20 25 30Time (sec)35 40 45050edutilpm1

10、.81.61.41.2Step Response0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50Time (sec)0.80.60.40.20第六章 线性系统的校正1、习题 6-20 ，根据计算所得 K1=5;K2=2.5;兰州理工大学 电气工程与信息工程学院 页共 20 页 第 14自动控制原理 MA TLAB 分析与设计仿真实验报告MATLAB 程序：K1=5;K2=2.5;G0=tf(10,1,10,0);Gc=tf(K1,K2,1,0);G=series(G0,Gc);G1=feedback(G,1); step(G1);grid 响应曲线Step Response2、习题

11、 6-18 ，MATLAB 程序： t=0:0.01:1;Ka=10;Kb=0;k1=4.16;K2=52.75;K3=1.24;共 20 页 第 15兰州理工大学 电气工程与信息工程学院 页自动控制原理 MA TLAB 分析与设计仿真实验报告G1=tf(20*K2,1,3+Kb+20*K3,2+20*Ka+Kb+20*K1,20*K2);step(G1,t);grid;响应曲线10.90.8Step Response5edutilpm分析：本设计联合采用 PID 控制器与前置滤波器，使系统具有最小节 拍响应，保证系统有良好的稳态性能和动态性能，采用内回路反馈包围 被控对象，以减小被控对象参数

12、摄动的影响 ,使系统具有鲁棒性。 第七章 线性离散系统的分析与校正1 、教材 P383.7-20 的最小拍系统设计及验证MATLAB 程序：T=1;t=0:1:10;sys=tf(0,1,1,0,T);step(sys,t);共 20 页 第 1 页兰州理工大学 电气工程与信息工程学院自动控制原理 MA TLAB 分析与设计仿真实验报告axis(1,10,0,1.2);grid; xlabel(t); ylabel(c(t);Step Response2 、教材 7-25 的控制器的设计及验证MATLAB 程序：T=0.1;sys1=tf(150,105,1,10.1,151,105);sys2=tf(0.568,-0.1221,-0.3795,1,-1.79,1.6,-0.743,T);step(sys1,sys2,4);grid;共 20 页 第 2 页兰州理工大学 电气工程与信息工程学院自动控制原理 MA TLAB 分析与设计仿真实验报告edutilpm2.5Step Response1.5 2Time (sec)43.538686002.5Step Response1.53.5342000edutilpm共 20 页 第 3 页当 T=0.01 时的单位响应曲线2Time (sec)MATLAB