matlab实验报告分解

matlab实验报告分解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，于是，实验参数取R0＝100k，R1＝200k，R=10k。比例matlab实验报告分解全文共19页，当前为第1页。matlab实验报告分解全文共19页，当前为第1页。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R0＝100k，C＝1uF，R=10k。matlab实验报告分解全文共19页，当前为第2页。matlab实验报告分解全文共19页，当前为第2页。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R0＝200k，R1＝200k，C＝1uF，R=10k。matlab实验报告分解全文共19页，当前为第3页。matlab实验报告分解全文共19页，当前为第3页。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R0＝10k，R1＝10k，R2＝10k，R3＝200，C＝1uF，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1.4.3matlab实验报告分解全文共19页，当前为第4页。matlab实验报告分解全文共19页，当前为第4页。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R0＝200k，R1＝200k，C＝1uF，R=10k。matlab实验报告分解全文共19页，当前为第5页。matlab实验报告分解全文共19页，当前为第5页。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matlab实验报告分解全文共19页，当前为第6页。matlab实验报告分解全文共19页，当前为第6页。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R0＝200k，R1＝100k，R2＝10k，R3＝1k，C1＝1uF，C2＝10uF，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1.6.3a、图1.6.3实际PID环节的传递函数为：（供软件仿真参考）matlab实验报告分解全文共19页，当前为第7页。

实验二典型系统动态性能和稳定性分析matlab实验报告分解全文共19页，当前为第7页。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.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，2二阶系统欠阻尼matlab实验报告分解全文共19页，当前为第8页。matlab实验报告分解全文共19页，当前为第8页。二阶系统临界阻尼matlab实验报告分解全文共19页，当前为第9页。matlab实验报告分解全文共19页，当前为第9页。二阶系统过阻尼matlab实验报告分解全文共19页，当前为第10页。matlab实验报告分解全文共19页，当前为第10页。2．典型三阶系统典型三阶系统的方块结构图如图2.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该系统开环传递函数为，,Rx的单位为K。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2.2.3a、2.2.3bmatlab实验报告分解全文共19页，当前为第11页。matlab实验报告分解全文共19页，当前为第11页。（1）系统稳定 0<K<12 系统临界稳定 K=12（3）系统不稳定 K=15matlab实验报告分解全文共19页，当前为第12页。matlab实验报告分解全文共19页，当前为第12页。matlab实验报告分解全文共19页，当前为第13页。matlab实验报告分解全文共19页，当前为第13页。实验三控制系统的频域与时域分析一、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(num,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=[139];>>step(num,den)>>gridmatlab实验报告分解全文共19页，当前为第14页。系统的单位阶跃响应曲线matlab实验报告分解全文共19页，当前为第14页。matlab实验报告分解全文共19页，当前为第15页。matlab实验报告分解全文共19页，当前为第15页。实验四Matlab环境下校正环节的设计实验类型综合设计性实验实验目的研究校正环节的工作原理以及设计实现方法；研究校正环节对系统稳定性及过渡过程的影响；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k0K0=102.校正前系统仿真图matlab实验报告分解全文共19页，当前为第16页。3.做原系统的bote图与阶跃响应曲线matlab实验报告分解全文共19页，当前为第16页。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/secmatlab实验报告分解全文共19页，当前为第17页。4.求滞后校正环节的传递函数matlab实验报告分解全文共19页，当前为第17页。经计算取剪切频率wc=0.9rad/sec5.校验系统频域性能增益裕量：Gm=11.