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1、自动控制原理实验论文论文题目：系统性能分析院业号名学专学姓日期:2011-10-26摘要随着自动控制理论的普及以及自动控制方法在整个社会的广泛应用，人们对自动控制的认知也在不断地深化中。然而，研究一个控制系统的性能，其主要依据还是离不开它的稳定性，准确性和快速性。因此，本文通过案例，简要分析了系统的这三个性能。针对要求一：首先，通过sumiu丄ink仿真画出整个系统的框图，并编程求出相关系统的传递函数。第二步，改变系统各环节函数的系数，求出相应的传递函数，再观察示波器的显示波形。在求传递函数时要注意前移（后移）节点系统
2、结构的相应改变。经过多次改变环节个数及相应环节的参数，可以看出环节及其参数的改变对整个系统的性能有很大的影响。针对要求二：通过画出一阶冲激，阶跃和单位斜坡响应曲线，我们可以看出他们都具有跟踪功能，但是斜坡相应存在着稳态跟踪误差，其值的大小正好为一个时间常数T。然后，通过改变闭环函数的零极点的个数（以单位阶跃响应为例）观察其一阶系统响应曲线的变化。可以得出，当闭环函数存在右半轴的零极点时，则严重影响了系统的性能；当闭环零极点都在复平面左半轴时，越靠近虚轴的极点对整个系统的稳定性影响越大，即主导极点在整个时间响应过程中起主
3、导作用。针对要求三：通过MATLAB软件，而我们可以得到一个开环传递函数的零极点分布图以及对应的闭坏函数的根轨迹图，从轨迹图上我们可以看出系统的稳定范围,并可以看出系统稳定时的增益取值区间。同样，通过改变开环零极点的个数来观察整个根轨迹图的变化，具体怎样变化需视情况而定，但始终遵循这样一条准则：根轨迹图总是起于极点而终于零点。针对要求四：通过开环传递函数画出系统的伯德图，尼克尔斯图和乃奎斯特图并表示出幅值裕度和相角裕度，观察他们各自的曲线特征及相应的物理意义。然后,我们对系统增加相应的环节（以微分环节为例）观察伯徳图和
4、乃奎斯特图的变化。针对要求五：系统设计一般需要达到一定的性能指标，因此我们通常会采用频域校正法來改变原來的系统频域特征，以满足稳态误差，开环系统截止频率以及相角裕度等要求。校正方法有多种，此处我们以设计吊联无源超前网络来改善系统原有的性能。关键字：稳定性传递函数非最小相位系统稳态课差引言自动控制理论是研究自动控制共同规律的一门科学。尽管自动控制系统有不同的类型，对每个系统也都有不懂得特殊要求，但对于各类系统來说，在已知系统的结构和参数时，我们感兴趣的都是系统在某种典输入信号下，其被控量变化的全过程。例如，对恒值控制系统
5、是研究扰动作用引起被控量变化的全过程；对随动系统是研究被控量如何克服扰动影响并跟随输入量的变化全过程。但是，对每一类系统变化量全过程提出的共同基本要求都是一样的，且可以归结为稳定性，快速性和准确性，即稳、快、准的要求。请你通过MATLAB软件分别分析一下一个系统中这三个主要性能指标的影响因素，并掌握基本的系统性能判别方法及变化规律，要求从如下儿点进行分析：（1）仿真出一个系统的结构图，观察输入函数对输出波形的影响，并通过MATLAB编程化简求出相应的传递函数。（2）对系统时域分析与设计：改变零极点对性能的影响；举例说明
6、主导极点的概念；改变系统的型别对系统性能的影响。（3）系统根轨迹分析设计：改变零极点对根轨迹的影响以及对整个系统性能的影响（4）对系统进行频域分析：观察伯德图和乃奎斯特图的特点，理解幅值裕度以及相角裕度的概念，并观察改变零极点对伯徳图、乃奎斯特图以及整个系统的影响。（5）实现对控制系统的校止，此处以设定无源超前网络为例来说明。问题的分析与求解要求一：通过matlab仿真得出图（1-1）所示系统框图。图1-1在图形化简法的基础上写出相关伪代码，求岀了该系统的传递函数。numbl二[1];dengl=[l10];Gl=tf
7、(numbl,dengl);G2=tf([l],[11]);numb3=[l1];deng3=[l6];G3二tf(numb3,deng3);IIl=tf([11],[12]);113=1;numb2=[2];deng2=[l];nh0=conv(numb2,deng3);dh0二conv(deng2,numb3);nh2=conv(numbl,dhO);dh2二conv(nhO,dengl);H2=tf(nh2,dh2);sysl二feedback(G3,Hl);sys2二series(sysl,G2);sys3=f
8、eedback(Gl,113);sys4=series(sys2,sys3);sys二feedback(sys4,H2)运行结果为：Transferfunction:2sA4+38Q3+220£2+424s+2404「6+132sA5+1638s^4+9573s“3+27402£2+36501s+17162注意：在根据结构图化简法
