自动控制原理系统的频率响应和稳定性三解析

1、涛U獭旗2总实验报告（2010/2011 学年第一学期）课程名称自动控制原理实验名称自动控制根轨迹实验系统的频率响应和稳定性实验时间2010 年 12 月4 日指导单位指导教师学生姓名 班级学号学院（系）自动化专 业3.0实验目的绘制并观察典型开环系统的Nyquist围线。绘制并观察典型开环系统的Bode图。运用Nyquist准则判断闭环系统的稳定性。初步掌握相关 MATLAB指令的使用方法。预习要求开环Nyquist曲线、Bode图的基本成图规律。典型开环系统Nyquist围线的成图规律。Nyquisi原理和使用要领。阅读和了解相关的 MATLAB指令。实验内容(必做内容)使用sisotoo

2、l交互界面研究典型开环系统的频率特性曲线，并进行闭环系统稳定性讨论。以下各小题的要求:根据所给开环传递函数的结构形式，绘制相应的幅相频率曲线和对数幅相频率 曲线。显示出曲线对应的开环传递函数具体表达式。假如MATLAB 指令绘制的幅相频率曲线不封闭，或用文字说明所缺部分曲线 的走向，或在图上加以添加所缺曲线；曲线与(-1,j0)点的几何关系应足够清晰,能支持判断结论的导出。对该开环函数构成的单位负反馈系统的稳定性作出判断，说明理由；假如闭环 不稳定，则应指出不稳定极点的数目。(1) G1(丁泠 1)(T2s 1)，其中K , Ti , T2可取大于0的任意数。Gi一 (s 1)( s 1)Bo

3、ds Ljagr-9iofliO1ID=Ftscjusncy tM英呼3101 FrequBncyIo 115D5J- 1. pll切 一良.5斡 in31 ajihieeMy填板Oigram43002 口RebI Axr口思1,2, lTransfer function： 2 s + I sisotool、八K一一 一G G2 =,其中K , Ti , T2 , T3可取大于 0的任意(TS + 1)(T2s+1)(T3s + 1)1(s 1)(s 1)(s 1)心雷一laOOI s 71 2Bode Dtacjram10T1010Freciuency (rad/secjBode Diagr

4、am101 1SO51 -o,。- 号wwggLIdio1Frequency (rjsd/sec)NyqLisd: IDioigrwn4500.5Real AxisLTi Viewer回 Real-Time Update G=tf (1, 1,3,3, 1)Tranjrfer unct ion:/ 3 3/2+33+1(3)KG4 =,其中K , Ti可取大于0的任息数。s(TiS 1)G4s(s 1)日口日巳Diagram-Ini1010101D*S 10Frequency (rad/secjBode Di&grarfiFrequency (rad/sec)Nyquist Diagram20

5、.0-1-0.9-0.8-0 7-0.6-05-0.4-0.3-0.2-0.10Real Axis-20LTI ViewerK可取大于0的任意数。回 Rest-Tima Update G=tf (1, lf 1, 0)Transfer function:s*2 * s sisatoolcK(TaS 1)G6 -s(TiS 1)(T2s 1)、 (s 1)为 ;s(s 1)(s 1)irMYquiist U Ingram口 /!1Real AxisLTII Vit：-wrvfcr1 Resi-TLme Upc4ote G=tM ( 1， 1 1，2占 1，O)T r lari-s-T & r f

6、 xjmc it i on :M +1S 3 -4- 2 M- + M sis o-t o 1(5)G7g7Ks2(TiS 1)，其中K , Ti可取大于0的任意数。1s2(s 1)莒云瓷dSoso 1 (g亨 15 -12233 二二二L Eoo 0 lid? .1-口 q- G=izT C r 1 , f 1, 1, O 3 X SO O O 1(6)K(TaS 1)s2(1s 1)Ta A Ti ,其中K可取大于0的任意数G8_ (2s 1)S2(S 1)OOOHOaR-1 二zzf ffFvly iD|iLji52t Oi&rgr ean-TTiLT I %/1 G=t -f e is

7、oT oo1G9K(TaS 1)s2(T1s 1)Ta sisot oolcK(Tas 1)(Tbs 1)(8)G10 =2，其中K , Ta , Tb可取大于0的任意数。sG _ (s 1)(s 1)G10 一2s400000 i-21 12Nyquist DiagrarTiLTI ViewerReal-Time UpdateT r ansf e r funct on: e2 + 2 e + 1 SXSO ool3.3实验小结(1)通过本次实验，掌握了绘制开环系统的Bode图以及Nyquist围线的方法。(2)使用SISOTOOL交互界面，可以同时观察系统的根轨迹、Bode图以及Nyquist围线，从而判定闭环系统的稳定性。(3)通过对图形的观察，更加生动形