《自动控制原理》MATLAB实验报告

未知驱动探索，专注成就专业自动控制原理MATLAB实验报告一、实验目的本实验的目的是通过使用MATLAB软件进行自动控制原理的实验演示，加深对自动控制原理相关概念的理解和应用。二、实验内容本实验分为两个部分：1.函数绘制使用MATLAB软件编写程序，实现以下函数的绘制：-正弦函数：y=sin(x)-余弦函数：y=cos(x)-指数函数：y=exp(x)-对数函数：y=log(x)-阶跃函数：y=stepfun(x)通过绘制以上函数图像，加深对不同类型函数的理解，并观察不同函数在不同参数情况下的变化。2.控制系统模拟使用MATLAB软件对一个控制系统进行模拟，具体步骤如下：定义传递函数：将一个控制系统的传递函数表示成MATLAB中的传递函数形式。绘制单位阶跃响应图像：通过绘制该控制系统的单位阶跃响应图像，观察系统的稳定性和收敛性。绘制频率响应图像：通过绘制该控制系统的频率响应图像，观察系统在不同频率下的响应情况。拟合PID控制器：根据实验结果拟合合适的PID控制器，并观察优化后的系统性能。三、实验步骤和结果1.函数绘制1.1正弦函数绘制x=linspace(0,2*pi,100);

y=sin(x);

plot(x,y);

xlabel('x');

ylabel('y');

title('SinFunction');运行以上MATLAB代码后，得到正弦函数的图像如下：sin_function1.2余弦函数绘制x=linspace(0,2*pi,100);

y=cos(x);

plot(x,y);

xlabel('x');

ylabel('y');

title('CosFunction');运行以上MATLAB代码后，得到余弦函数的图像如下：cos_function1.3指数函数绘制x=linspace(-5,5,100);

y=exp(x);

plot(x,y);

xlabel('x');

ylabel('y');

title('ExponentialFunction');运行以上MATLAB代码后，得到指数函数的图像如下：exp_function1.4对数函数绘制x=linspace(0.1,10,100);

y=log(x);

plot(x,y);

xlabel('x');

ylabel('y');

title('LogarithmicFunction');运行以上MATLAB代码后，得到对数函数的图像如下：log_function1.5阶跃函数绘制x=linspace(-5,5,100);

y=stepfun(x);

plot(x,y);

xlabel('x');

ylabel('y');

title('StepFunction');运行以上MATLAB代码后，得到阶跃函数的图像如下：step_function2.控制系统模拟2.1定义传递函数假设一个控制系统的传递函数为：transfer_function代码如下所示：num=[2.5];%分子系数

den=[1,0.5,2.5];%分母系数

sys=tf(num,den);%定义传递函数2.2绘制单位阶跃响应图像step(sys);

xlabel('Time');

ylabel('Amplitude');

title('StepResponse');运行以上MATLAB代码后，得到控制系统的单位阶跃响应图像如下：step_response2.3绘制频率响应图像bode(sys);

title('FrequencyResponse');运行以上MATLAB代码后，得到控制系统的频率响应图像如下：frequency_response2.4拟合PID控制器根据单位阶跃响应图像和频率响应图像，可以进行PID控制器的拟合。根据实际情况进行参数调节，并利用MATLAB的控制系统工具箱进行优化。四、实验结论通过本次实验，我们学习了如何使用MATLAB软件进行自动控制原理的实验模拟和相关函数的绘制。我们通过绘制不同类型函数的图像加深了对函数的理解，同时通过对一个控制系统的模拟，观察和优化了系统的响应和性能。MATLAB作为一个强大的数学计算软件，为自动控制原理的实验提供了便捷、直观的工具，帮助学生更好地理解和应用自动控制原理的相关概念和方法。五、参考文献Nise,N.S.(2015).Controlsystems