实验三基于Matlab的控制系统实验研究综合

1、实验三：基于matlab的控制系统实验研究综述目的和任务1.了解matlab软件仿真平台2.掌握利用程序语言和simulink仿真平台进行控制系统仿真的方法3.掌握基于matlab绘制控制系统各种曲线的方法两个实验要求1.熟悉simulink仿真平台2.基于matlab编制仿真程序3.在matlab环境下，掌握系统阶跃响应曲线、根轨迹曲线和频率特性曲线的绘制三个实验内容(a)阶跃响应1.二阶系统的闭环传递函数为：g1 (s)=10/(s 22s10)(1)计算并记录系统闭环根部阻尼比的无阻尼振动频率。p=1 2 10；r=根(p)r=-1.0000 3.0000i-1.0000 - 3.000

2、0i(2)键入程序，观察并记录阶跃响应曲线。num=10；den=1 2 10；sys=tf(数量，den)sys=10-s2 2 s 10连续时间传递函数。步骤(sys)实际价值理论值山峰1.351.351峰值时间tp1.061.047过渡时间ts%52.52秒3.00秒%23.54s4.00秒理论值计算是指二阶系统的时域分析性能指标计算=0.3163 n=3.1622.修改参数分别实现=1和=2的响应曲线，并将其记录在与原系统响应曲线相同的画面中。num=10den=1 2 10sys=tf(数量，den)步骤(sys)继续num=10den=1 6.324 10sys=tf(数量，den

3、)步骤(sys)继续num=10den=1 12.648 10sys=tf(数量，den)步骤(sys)继续修改参数wn1=0.5wn0和wn2=2wn0的响应曲线，并将其记录在与原始系统响应曲线相同的图片中。num=10den=1 2 10sys1=tf(数量，den)步骤(sys1)继续num=2.4996den=1 1.0001406 2.4996sys2=tf(数量，den)步骤(sys2)继续num=40den=1 4.0005624 40sys3=tf(数量，den)步骤(sys3)继续3.试做系统的脉冲响应曲线和斜率响应曲线。num=10den=1 2 10sys=tf(数量，d

4、en)脉冲(sys)4.在simulink环境下，构建系统结构图，进行时域仿真，并与命令行得到的响应曲线进行比较。斜率响应曲线(2)根轨迹1系统的开环传递函数为：g1 (s)=kg/s (s 1) (s 2)(1)绘制系统的根轨迹(2)确定根轨迹的分离点和相应的根轨迹增益(3)确定临界稳定时的根轨迹增益kgl(4)系统稳定的根轨迹增益范围为kg (0，6)2.系统的开环传递函数为go2 (s)=kg (s 1)/s (s-1) (s 24 s 16)(1)绘制系统的根轨迹(2)确定根轨迹的分离点和相应的根轨迹增益(3)确定临界稳定时的根轨迹增益kgl(4)系统稳定根轨迹增益kg范围23.4，3

5、5.7附录：k=1z=(1p=0 1 -2 3.4641i -2-3.4641isys=zpk(z，p，k)rlocus(sys)格子(3)波特图1.开环传递函数是g(s)=t=0.1=2，1，0.5，0.1，0.01要求：在不同的阻尼比下，绘制系统伯德图并保存在同一张图上。当=10时，最小值为=2，最大值为=0.01。在相频特性中，当=10时，最小变化为=2，最大变化为=0.01附录：n=1；d1=0.01 0.4 1；d2=0.01 0.2 1；d3=0.01 0.1 1；d4=0.01 0.02 1；d5=0.01 0.002 1；bode(n，d1)；坚持住。波德(n，d2)；波德(n

6、，d3)；bode(n，d4)；bode(n，d5)格子2.开环传递函数为g(s)=31.6/s(0.01s 1)(0.1s 1)(1)制作波德图并标记在曲线上：幅频特性:初始斜率、高频斜率、开环截止频率和中频交叉斜率。相频特性低频带渐近相角和高频带渐近相角180度线的交越频率。(2)通过稳定裕度命令计算稳定裕度lg和c，并确定系统的稳定性。(3)比较图上的近似折线特征。num=31.6den=0.001 0.11 1 0sys=tf(数量，den)bode(sys)格子振幅-频率特性低频带斜率=(50-29.9)/(0.1-1)=-22.33高频带斜率=开环截止频率为：16.3弧度/秒开环截止频率是指幅频特性曲线在开环幅频特性中与0db线相交的频率，记录为 c中频交越斜率=(3-33)/(99.6/19.8)* 10=-59.64 db/dec相位频率特性低频带的渐近相位角为-90.9(-90)高频ba的渐近相角-180度线的交叉频率为31.8 (31.6)稳定裕度命令计算系统的稳定裕度lg和c保证金(sys)lg=10.8db分贝