祁锋-《自动控制原理》仿真实验报告

1、成绩： 武汉工程科技学院 自动控制原理实验报告姓 名 陈 环 宇 班 级 数控三班 学 号 2520120320 指导教师 祁 峰 2014年12月10 日目录实验一 MATLAB软件的认识1一、实验目的1二、实验内容1三、分析讨论题1实验二 使用软件进行数值运算和绘图3一、实验目的3二、实验内容3三、实验步骤及运算结果3实验三 采用SIMULINK仿真模块进行系统性能分析8一、实验目的8二、实验内容8三、系统仿真及性能分析8心的体会11实验一 MATLAB软件的认识一、实验目的MATLAB软件是具有数值分析、矩阵运算、复杂的信息处理和完美的图形显示等多种功能的软件包，它具有许多专门用途的工具

2、箱，进一步扩展了MATLAB的应用领域，使其在自动控制系统的分析和设计方面获得广泛的应用。1、 熟悉启动和退出MATLAB软件的方法；2、 熟悉MATLAB软件的运行环境； 3、 熟悉MATLAB软件的基本操作；4、 掌握建立矩阵的方法；5、 掌握熟悉MATLAB软件各种表达式的书写规则以及常用函数的使用；6、 能够进行基本的数组、矩阵运算。二、实验内容熟悉MATLAB软件的各个工具箱、指令及常用工具，掌握数值的表示方法、运算符的使用规则及运算表达式的写法。三、分析讨论题1、 MATLAB软件有哪些常用指令？有哪些专用工具箱？常用命令：quit 关闭MATLABexit 关闭MATLABclc

3、 清除MATLAB命令窗口中的所有显示内容clear 清除工作空间中保存的所有变量Matlab Main Toolboxmatlab主工具箱Control System Toolbox控制系统工具箱Communication Toolbox通讯工具箱Financial Toolbox财政金融工具箱System Identification Toolbox系统辨识工具箱Fuzzy Logic Toolbox模糊逻辑工具箱Neural Network Toolbox神经网络工具箱Optimization Toolbox优化工具箱Partial Differential Toolbox偏微分方程工具

4、箱Robust Control Toolbox鲁棒控制工具箱Signal Processing Toolbox信号处理工具箱Spline Toolbox样条工具箱Statistics Toolbox统计工具箱Symbolic Math Toolbox符号数学工具箱Simulink Toolbox动态仿真工具箱Wavele Toolbox小波工具箱 2、 变量命名的规定。MATLAB变量命名的规则是：以字母开头，后面可以跟字母、数字或下划线。不超过31个字符。字符间不可以留空格。区分大小写。实验二 使用软件进行数值运算和绘图一、实验目的1. 掌握熟悉MATLAB软件各种表达式的书写规则以及常用函

5、数的使用；2. 能够进行基本的数组、矩阵运算；3. 应用MATLAB软件绘制二维图线。二、实验内容掌握应用MATLAB软件进行数值运算的方法并能绘制二维图线。三、实验步骤及运算结果1. 应用MATLAB软件求的运算过程及结果。2. 求下列表达式的值，并写出运算过程及结果。，其中3. 绘制二个周期内的正弦、余弦曲线，时间取样间隔为0.1，取样长度为。写出运行指令及显示绘图结果。4. 已知单位负反馈系统的开环传递函数为Gs=Ks+4s2+4s+20试画出K从零变化到无穷时的根轨迹图。输入MATLAB命令：得到根轨迹图:5. 已知单位负反馈系统的开环传递函数为Gs=1280s+640s4+24.2s

6、3+1604.81s2+320.24s+16试绘制其伯德图和奈奎斯特图，并判断闭环系统的稳定性。输入MATLAB命令：得到的伯德图：输入MATLAB命令：得到奈奎斯特图：实验三 采用SIMULINK仿真模块进行系统性能分析一、实验目的1掌握应用MATLAB软件进行传递函数的变换；2掌握应用MATLAB软件求取输出量对时间的响应；3、能够采用SIMULINK仿真模块建立系统模型并进行系统仿真；4、掌握采用SIMULINK仿真模块进行系统性能分析的方法。 二、实验内容通过实例练习掌握MATLAB软件在自动控制系统中的应用及性能分析方法，重点是能够采用SIMULINK仿真模块建立系统模型并进行系统仿

7、真分析。三、系统仿真及性能分析1、计算并绘制下列传递函数的阶跃响应（至）通过建模的到以下模型：阶跃响应曲线：2、采用SIMULINK仿真模块对下列系统建立模型，并进行系统仿真分析（求其单位阶跃响应曲线）。绘制系统仿真模型及仿真输出结果显示。首先双击MATLAB图标单击右方按钮打开Simulink Library Browser单击图中左上方的Continuous选项 选择Continuous选项，从中选择传递函数(Transfer Fcn)，并用拖曳的方式拖至窗口。再双击传递函数(Transfer Fcn)，得到框图参数(Block 

8、parameters)对话框。在对话框中的分子项(Numerator)中取1，分母项(Denominate)中取1 0，对应1/s环节，点击OK，即得到如图1 同理再建立传递函数为1/(0.2s+1)(对应Num项为1，Den项为0.2 1)、1/（0.01s+1)(对应Num项为1，Den项为0.01 1)、1/（0.005s+1)的方框(对应Num项为1，Den项为0.005 1) 在Math选项内选择和点，将和点符号设定为+-，得到如图所示比较点符号。选择增益模块(Gain) 从Simulink库里的输入模块库(Sou

9、rces)中选择(step)，将它拖曳至建模窗口从Simulink库里的输出模块(Sinks)库里，选择示波器(Scope)，将它拖曳到建模窗口将各环节移位，安排成如图1所示的位置。然后用鼠标左键点住环节输出的箭头，这时鼠标指针变成十字形叉，将它拖曳至想要连接的环节的输入箭头之处放开左键，就完成连线；这样逐一连接，便可完成如图的建模。使用Simulink菜单中的Start，即可对系统进行仿真。将Scope参数设定为y：2，x：10，双击Scope模块，即可得到如图2所示的单位阶跃响应曲线。心得体会 MATLAB是一个强大的数学工具,它的应用广泛,涉及到各个领域.它使用起来十分方便,不用麻烦去定义变量.它的绘图能力很强,甚至可以模拟出三维视图.矩阵是它应用的核心,许多工程繁琐的运算都需要靠矩阵来化简,这正是它的生命力所在.但是,他的函数很多,开始学时记的比较痛苦。虽然接触时间不长，但是也基本摸清它的一些命令，仿真模拟大大的节约了时间。学MATLAB并不难，难的是学会怎么用，所以经常上机实践是很必要的。我自己感觉学习MATLAB和以前的编程能力没有太多的关系，所以不要担心自己编程能力差，自己一定用不好MATLAB，只要自己肯在这上面花费时间和精力，就一定能有所收获。在这次的上机实验