实验三 系统频率特性曲线的绘制及系统分析

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1、《自动控制原理》实践报告实验三系统频率特性曲线的绘制及系统分析熟悉利用计算机绘制系统伯德图、乃奎斯特曲线的方法，并利用所绘制图形分析系统性能。一、实验目的1．熟练掌握使用MATLAB软件绘制Bode图及Nyquist曲线的方法；2．进一步加深对Bode图及Nyquist曲线的了解；3．利用所绘制Bode图及Nyquist曲线分析系统性能。二、主要实验设备及仪器实验设备：每人一台计算机奔腾系列以上计算机，配置硬盘≥2G，内存≥64M。实验软件：WINDOWS操作系统（WINDOWSXP或WINDOWS2000），并安装MATLAB语言编程环

2、境。三、实验内容已知系统开环传递函数分别为如下形式，（1）（2）（3）（4）（5）（6）1．绘制其Nyquist曲线和Bode图，记录或拷贝所绘制系统的各种图形；1、程序代码：num=[50];den=conv([15],[12]);bode(num,den)num=[50];den=conv([15],[12]);nyquist(num,den)2、程序代码：num=[250];den=conv(conv([10],[15]),[115]);bode(num,den)num=[250];den=conv(conv([10],[15]),

3、[115]);nyquist(num,den)3、程序代码：num=[110];den=conv([10],[211]);bode(num,den)num=[110];den=conv([10],[211]);nyquist(num,den)4、程序代码：num=[8];den=conv(conv([10],[21]),[0.21]);bode(num,den)num=[8];den=conv(conv([10],[21]),[0.21]);nyquist(num,den)5、程序代码：num=[121];den=[10.211];bod

4、e(num,den)num=[121];den=[10.211];nyquist(num,den)6、num=[24];den=conv(conv([10],[21]),[0.0156250.051]);bode(num,den)num=[24];den=conv(conv([10],[21]),[0.0156250.051]);nyquist(num,den)2．利用所绘制出的Nyquist曲线及Bode图对系统的性能进行分析：（1）利用以上任意一种方法绘制的图形判断系统的稳定性；由Nyquist曲线判断系统的稳定性，Z=P-2N。1、

5、P=0，N=0，则系统稳定。2、P=0，N=0，则系统稳定。3、P=0，N=0，则系统稳定。4、P=0，N=0，则系统稳定。5、P=0，N=0，则系统稳定。6、P=0，N=0，则系统稳定。（2）如果系统稳定，则进一步分析系统的相对稳定性：在Bode图上求出系统的增益裕度（用分贝数表示）和相角裕度，及其所对应的相位穿越频率和增益穿越频率。1、增益裕度：70.2相角裕度：58相位穿越频率：401增益穿越频率：6.112、增益裕度：17相角裕度：48相位穿越频率：8.83增益穿越频率：2.843、增益裕度：-29.1相角裕度：-64相位穿越频率

6、：0.728增益穿越频率：1.784、增益裕度：-3.95相角裕度：-6相位穿越频率：1.57增益穿越频率：1.95、增益裕度：8.97相角裕度：45相位穿越频率：1.45增益穿越频率：1.836、增益裕度：9.37相角裕度：52相位穿越频率：7.69增益穿越频率：1.61四、思考题Bode图中横坐标的刻度对于频率而言是否是均匀的？横坐标的刻度对于而言是否是均匀的？说明这样分度的优点。答：Bode图中横坐标的刻度对于频率而言是不均匀的，横坐标的刻度对于而言是均匀的。优点：在研究频率范围很宽的频率特性时，缩小了比例尺，在一张图上，既画出了频

7、率的中、高频频段，又能清楚的画出低频段。它可以把幅频特性的乘除运算转换为加减运算，可以大大简化绘制系统频率的工作。