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1、....兰州理工大学《自动控制原理》MATLAB分析与设计仿真实验报告院系：电气工程与信息工程学院班级：电气工程及其自动化四班姓名：学号：时间：年月日电气工程与信息工程学院《自动控制原理》MATLAB分析与设计仿真实验任务书（2014）一、仿真实验内容及要求1．MATLAB软件要求学生通过课余时间自学掌握MATLAB软件的基本数值运算、基本符号运算、基本程序设计方法及常用的图形命令操作；熟悉MATLAB仿真集成环境Simulink的使用。2．各章节实验内容及要求1）第三章线性系统的时域分析法对教材第三章习题3-5系统进行动态性能仿真，并与忽略闭
2、环零点的系统动态性能进行比较，分析仿真结果；对教材第三学习.参考....章习题3-9系统的动态性能及稳态性能通过仿真进行分析，说明不同控制器的作用；在MATLAB环境下选择完成教材第三章习题3-30，并对结果进行分析；在MATLAB环境下完成英文讲义P153.E3.3；对英文讲义中的循序渐进实例“DiskDriveReadSystem”，在时，试采用微分反馈控制方法，并通过控制器参数的优化，使系统性能满足等指标。2）第四章线性系统的根轨迹法在MATLAB环境下完成英文讲义P157.E4.5；利用MATLAB绘制教材第四章习题4-5；在MATLA
3、B环境下选择完成教材第四章习题4-10及4-17，并对结果进行分析；在MATLAB环境下选择完成教材第四章习题4-23，并对结果进行分析。3）第五章线性系统的频域分析法利用MATLAB绘制本章作业中任意2个习题的频域特性曲线；4）第六章线性系统的校正利用MATLAB选择设计本章作业中至少2个习题的控制器，并利用系统的单位阶跃响应说明所设计控制器的功能；利用MATLAB完成教材第六章习题6-22控制器的设计及验证；对英文讲义中的循序渐进实例“DiskDriveReadSystem”，试采用PD控制并优化控制器参数，使系统性能满足给定的设计指标。5
4、）第七章线性离散系统的分析与校正利用MATLAB完成教材第七章习题7-19的最小拍系统设计及验证；利用MATLAB完成教材第七章习题7-24的控制器的设计及验证；对英文讲义中的循序渐进实例“DiskDriveReadSystem”进行验证，计算D(z)=4000时系统的动态性能指标，并说明其原因。二、仿真实验时间安排及相关事宜学习.参考....1．依据课程教学大纲要求，仿真实验共6学时，教师应在第3学周下发仿真任务书，并按课程进度安排上机时间；学生须在实验之前做好相应的准备，以确保在有限的机时内完成仿真实验要求的内容；2．实验完成后按规定完成相
5、关的仿真实验报告；3．仿真实验报告请参照有关样本制作并打印装订。自动化系《自动控制原理》课程组3-5.设单位反馈系统的开环传递函数为：试求系统在单位阶跃输入下的动态性能。对系统进行动态性能仿真，并与忽略闭环零点的系统动态性能进行比较，分析仿真结果。MATLAB程序：clear,clf学习.参考....s1=tf([0.41],[111]);s2=tf(1,[111]);figure(1);step(s1);holdon;step(s2,'b--');分析：加入闭环零点和不加加入闭环零点相比，加入闭环零点后起上升时间明显加快，到达峰值的时间和不加
6、闭环零点相比明显加快，加入闭环零点峰值时间：Tp=3.12，超调量：ａ%=18%没加入闭环零点Tp=3.7，超调量：ａ%=7%。3-9.设控制系统如图所示。要求：对系统的动态性能及稳态性能通过的仿真进行分析，说明不同控制器的作用。（1）取=0，=0.1，计算测速反馈校正系统的超调量、调节时间和速度误差；（2）取=0.1，=0，计算比例-微分校正系统的超调量、调节时间和速度误差。MATLAB程序：sys1=tf([10],[1210]);t=0:0.01:10;figure(1)step(sys1,t);测速反馈校正系统t1=0,t2=0.1学习
7、.参考....MATLAB程序：sys1=tf([110],[1210]);t=0:0.01:10;figure(1)step(sys2,t);比例—微分校正系统t1=0.1,t2=0学习.参考....MATLAB程序：sys1=tf([10],[1210]);sys2=tf([110],[1210]);t=0:0.01:10;figure(1)step(sys1,t);figure(2)step(sys2,t);figure(3)step(sys1,sys2,t);3-30火星自主漫游车的导向控制系统结构图如图所示。该系统在漫游车的前后部都装
8、有一个导向轮，其反馈通道传递函数为H（s）=1+Ks要求：（1）确定使系统稳定的K的取值范围（2）当s3=-5为该系统的一个闭环特征根时，并计算另外两
