matlab实验报告

1、实验一 典型环节的电路模拟与软件仿真研究一实验目的1通过实验熟悉并掌握实验装置和上位机软件的使用方法。2通过实验熟悉各种典型环节的传递函数及其特性，掌握电路模拟和软件仿真研究方法。二实验内容1设计各种典型环节的模拟电路。2完成各种典型环节模拟电路的阶跃特性测试，并研究参数变化对典型环节阶跃特性的影响。3在上位机界面上，填入各个环节的实际（非理想）传递函数参数，完成典型环节阶跃特性的软件仿真研究，并与电路模拟研究的结果作比较。三、实验结果1比例(P)环节的传递函数、方块图、模拟电路和阶跃响应比例环节的传递函数为：其方块图、模拟电路和阶跃响应，分别如图1.1.1、图1.1.2和图1.1.3所示，于

2、是，实验参数取R0100k，R1200k，R=10k。比例 2积分(I)环节的传递函数、方块图、模拟电路和阶跃响应积分环节的传递函数为： 其方块图、模拟电路和阶跃响应，分别如图1.2.1、图1.2.2和图1.2.3所示，于是，实验参数取R0100k，C1uF，R=10k。3比例积分(PI)环节的传递函数、方块图、模拟电路和阶跃响应比例积分环节的传递函数为：其方块图、模拟电路和阶跃响应，分别如图1.3.1、图1.3.2和图1.3.3所示，于是，实验参数取R0200k，R1200k，C1uF，R=10k。4比例微分(PD)环节的传递函数、方块图、模拟电路和阶跃响应比例微分环节的传递函数为： 其方块

3、图和模拟电路分别如图1.4.1、图1.4.2所示。其模拟电路是近似的（即实际PD环节），取，则有，实验参数取R010k，R110k，R210k，R3200，C1uF，R=10k。对应理想的和实际的比例微分(PD)环节的阶跃响应分别如图1.4.3a、图1.4.3b所示。实际PD环节的传递函数为： （供软件仿真参考）5惯性环节的传递函数、方块图、模拟电路和阶跃响应惯性环节的传递函数为： 其方块图、模拟电路和阶跃响应，分别如图1.5.1、图1.5.2和图1.5.3所示，其中，实验参数取R0200k，R1200k，C1uF，R=10k。6比例积分微分(PID)环节的传递函数、方块图、模拟电路和阶跃响应

4、比例积分微分环节的传递函数为： 其方块图和模拟电路分别如图1.6.1、图1.6.2所示。其模拟电路是近似的（即实际PID环节），取，将近似上述理想PID环节有，实验参数取R0200k，R1100k，R210k，R31k，C11uF，C210uF，R=10k。对应理想的和实际的比例积分微分(PID)环节的阶跃响应分别如图1.6.3 a、图1.6.3 b所示。实际PID环节的传递函数为：（供软件仿真参考）实验二 典型系统动态性能和稳定性分析一实验目的1学习和掌握动态性能指标的测试方法。2研究典型系统参数对系统动态性能和稳定性的影响。二实验内容1观测二阶系统的阶跃响应，测出其超调量和调节时间，并研究

5、其参数变化对动态性能和稳定性的影响。2观测三阶系统的阶跃响应，测出其超调量和调节时间，并研究其参数变化对动态性能和稳定性的影响。三、实验结果1典型二阶系统典型二阶系统的方块结构图如图2.1.1所示：其开环传递函数为， 其闭环传递函数为，其中， 取二阶系统的模拟电路如图2.1.2所示：该系统的阶跃响应如图2.1.3所示：Rx接U4单元的220K电位器，改变元件参数Rx大小，研究不同参数特征下的时域响应。2.1.3a，2.1.3b，2.1.3c分别对应二阶系统在过阻尼，临界阻尼，欠阻尼三种情况下的阶跃响应曲线：二阶系统欠阻尼二阶系统临界阻尼二阶系统过阻尼2典型三阶系统典型三阶系统的方块结构图如图2

6、.2.1所示：其开环传递函数为，其中，取三阶系统的模拟电路如图2.2.2所示：该系统开环传递函数为，,Rx的单位为KW。系统特征方程为，根据劳斯判据得到：系统稳定0<K<12系统临界稳定K=12系统不稳定K>12根据K求取Rx。这里的Rx可利用模拟电路单元的220K电位器，改变Rx即可改变K2，从而改变K，得到三种不同情况下的实验结果。该系统的阶跃响应如图2.2.3 a、2.2.3b 和2.2.3c所示，它们分别对应系统处于不稳定、临界稳定和稳定的三种情况。（1）系统稳定0<K<12（2） 系统临界稳定K=12（3）系统不稳定K=15实验三 控制系统的频域与时域分

7、析 一、实验目的： 1、掌握控制系统数学模型的基本描述方法和相互转化2、了解控制系统的稳定性分析方法3、掌握控制系统频域与时域分析基本方法二、实验内容1、表示下列传递函数模型,并转化成其他的数学模型（选作1、2）（1） num=4*conv(1,2,conv(1,6,6,1,6,6);den=conv(1,0,conv(1,1,conv(1,1,conv(1,1,1,3,2,5);G=tf(num,den) z,p,k=tf2zp(num,den)%将传递函数转换成零极点模型。 （2）（1）（2）num=4,-2;den=1,0,2,5;G=tf(num,den)z,p,k=residue(n

8、um,den);%将传递函数转化为部分分式。3、已知某负反馈系统的前向通路传递函数为 ，反馈通路传递函数为 。绘制系统的单位阶跃响应曲线，并计算上升时间，峰值时间，超调量，延迟时间。三、实验步骤：系统传递函数：num=10;>> den=1 3 9;>> step(num,den)>> grid系统的单位阶跃响应曲线实验四 Matlab环境下校正环节的设计一 实验类型综合设计性实验二 实验目的1 研究校正环节的工作原理以及设计实现方法；2 研究校正环节对系统稳定性及过渡过程的影响；3 熟练掌握利用Matlab实现系统辅助设计及仿真技术。三、实验内容已知系统的开环传递函数为，试设计校正环节使得稳态速度误差系数为10，相位裕度为；四、实验步骤：1.求k0 K0=102.校正前系统仿真图3.做原系统的bote图与阶跃响应曲线阶跃响应曲线Bode图增益裕量：Gm=-5.98db;穿越频率为：2rad/sec相位裕量：Pm=-15deg ;剪切频率：2.78rad