控制工程基础matlab大作业

控制工程基础大作业MATLAB软件应用2021年春季学期专业名称：班 级姓 名：学 号：成 绩授课教师：一、教学目的：MATLABMATLAB二、内容要求：1.控制系统建模（同学们可以通过查阅相关的文献资料、生活或者工程实践中的实际案例确定自己所研究的闭环反馈控制系统）2．应用MATLAB软件进行控制系统性能分析针对所选定的闭环控制系统，应用MATLAB软件完成以下工作：控制系统频域特性分析NyquistBode德图，并附程序清单。控制系统稳定性分析判定控制系统的稳定性，并进行控制系统相对稳定性分析，计算稳定性裕量，并附程序清单。控制系统时域特性分析step速性指标，分析比较结构参数变化对系统性能的影响，并附程序清单。三、作业书写注意事项：1．的编写程序清单（同时提交电子版程序；侧装订；杜绝抄袭，如果雷同，按照零分计；MATLAB评分依据分值评分依据分值对所选案例控制原理分析描述的准确评内20分况；容系统职能方框图的绘制；20分系统函数方框图的绘制；方分系统稳定性、快速性、准确性分析；30分面系统综合特性的分析，是否需要进行综合校10分正，校正方法确定；参收集文献资料应在５篇以上；标考参考文献著录按国家标准著录引用规范10分文标准格式书写参考文献。准献书写规范（表号表名、公式输入及公式号等；语言叙述的通顺性，分析时逻辑关系清晰程度等。10性控制工程基础大作业正文控制系统建模我所研究的闭环反馈控制系统为保温锅控制系统∶关反复地开通与断开电源而达到保温效果。函数形式的数学模型。给定给定温度比较器控制器加热器电炉热电偶(1）热电偶

图1职能方框图温度单元有热敏元件构成，热敏元件的输出端电压的大小正比于所测温度的大小。且灵敏度系数和给定单元一样为Ke。故所测电压为Uf为:H= 10.2𝑆+1(2)控制器将偏差信号放大(3)加热器学模型的传递函数为：𝐺1= 12.8𝑆+1.037(4）电炉一般将电路看一阶惯性环节，其传递函数为:𝐺2= 113𝑆+120开环传递函数为:G(s)= 200(2.8s+1.037)(13s+120)闭环传递函数为:𝐺(𝑠)= 158𝑠(2.8𝑠+1.037)(2.626𝑠+1)0.79𝑠+100图2函数方框图应用MATLAB软件进行控制系统性能分析针对所选定的闭环控制系统，应用MATLAB软件完成以下工作：控制系统频域特性分析NyquistBode图，并附程序清单。图3开环奈奎斯特图num=[100];

图4开环波德图den=conv([2.8,1.037],[13,120]);g=tf(num,den);nyquist(g)bode(g)控制系统稳定性分析判定控制系统的稳定性，并进行控制系统相对稳定性分析，计算稳定性裕量，并附程序清单。图5闭环波德图系统稳定InfInfG=tf([20,100],[10.08,122.31,390.89,156.84])sys=feedback(G,1);z=[tzero(sys)]'p=[pole(sys)]'ii=find(real(p)>0);n1=length(ii);ij=find(real(z)>0);n2=length(ij);if(n1>0),disp('系统不稳定!');...else,disp('系统稳定');endif(n2>0),disp('系统不是最小相位系统!');endmargin(G)[Gm,Pm,Wcp]=margin(G);PGm=num2str(20*log(Gm));PPm=num2str(Pm);Gms=char('系统的幅值裕量为',PGm);Pms=char('系统的相位裕量为',PPm);disp(Gms);disp(Pms);控制系统时域特性分析step速性指标，分析比较结构参数变化对系统性能的影响，并附程序清单。num=[20,100]den=[10.08,122.31,390.89,156.84];G1=tf(num,den)step(G1);图6单位阶跃响应对较快。令K=1000;G=tf([200,1000],[10.08,122.31,390.89,1156.84])sys=feedback(G,1);z=[tzero(sys)]'p=[pole(sys)]'ii=find(real(p)>0);n1=length(ii);ij=find(real(z)>0);n2=length(ij);if(n1>0),disp('系统不稳定!');...else,disp('系统稳定');endif(n2>0),disp('系统不是最小相位系统!');endmargin(G)[Gm,Pm,Wcp]=margin(G);PGm=num2str(20*log(Gm));PPm=num2str(Pm);Gms=char('系统的幅值裕量为',PGm);Pms=char('系统的相位裕量为',PPm);disp(Gms);disp(Pms);num=[200,1000]den=[10.08,122.31,390.89,1156.84];G1=tf(num,den)step(G1);图7