控制系统仿真实验指导书(me)

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1、实验一、控制系统模型的求取及其相互转换一、实验目的1.掌握系统数学模型的不同表示方法以及它们之间的相互转换问题;2.能用相应的函数命令求取控制系统的数学模型。二、实验设备1.方正电脑2.MATLAB软件三、实验内容1、已知系统1X=_01__1-2_X)+_0_1_UX=[13]x]+%系统2「01-1ro_儿=[14]勺求按串联、并联、止反馈、负反馈连接时的系统状态方程及系统1按单位负反馈连接时的状态方程。2.已知两个系统-1-2610000011U22W23U2"144_「010_丘12—221兀]2+10

2、0旳2_丘13_362__X3_001X..Uu「001111_010111011JX2+101JW12尢13"13求部分并联示的状态空间，要求ull与u22连接，U13与1123连接，yll与y21连接。3.已知系统的传递函数模型为12芒+24^+20⑴=2芒+4疋+6芒+2卄2求系统的状态空间方程模型、零极点模型、部分分式模型等。实验二、控制系统的时域和频域性能分析一、实验目的1.学会绘制系统的阶跃响应、脉冲响应及频率响应曲线；2.能用不同的方法实现对系统的时域和频域性能分析。二、实验设备1.方正电脑2.

3、MATLAB软件三、实验内容1.时域分析(1)根据下列传递函数模型，绘制其单位阶跃响应1111线，并从图上读取最人超调量,绘制系统的单位脉冲响应和零输入响应曲线。G($)=5(疋+5$+6)s3+6a2+10$+8(2)典型二阶系统传递函数为当§=().7,©取2,4,6,8,10,12时的单位阶跃响应。(3)典型二阶系统传递函数如(2)所示，当©=6,歹取0.2,0.4,0.6,0.8,1.0,1.5,2.()时的单位阶跃响应。2.频域分析(1)典型二阶系统传递函数为2“+2现+0；当§=().7,©取2,4,

4、6,8,10,12时的伯德图。(2)典型二阶系统传递函数为2Gg)=——7s+2现+o)n当®=6,§取0.2,0.4,0.6,0.8,1.0,1.5,2.0时的伯德图。1.己知某2输入2输出系统如下所示:00-3.22.5600-2.560「0010000-2求出该系统的单位阶跃响应和冲激响应Illi线。(1)利用SIMULINK的方法。(2)编写相应的MATLAB命令的方法。(3)利用SIM断数命令的方法。(4)利用LTIVIEWERI具箱。实验三、控制系统稳定性分析一、实验目的1、掌握如何使用Matlab进

5、行系统稳定性分析2、掌握如何使用Matlab进行离散系统分析二、实验设备1.方正电脑2.MATLAB软件三、实验内容1.系统稳定性分析（1）代数稳定性判据（用求分母多项式的根和Routh判据两种方法）己知系统开坏传递函数为:1)^20),判断系统的稳定性。（2）根轨迹法判断系统稳定性已知一个单位负反馈系统开环传递函数为:G(5)=kG+3)s(s+5)(5+6)(52+2s+2)在系统的闭坏根轨迹上选择一点，求出该点的增益及具系统的闭坏极点位證，并判断该点系统闭环的稳定性。（3）用伯德图法判断系统稳定性已知两个单

6、位负反馈系统开环传递函数分别为：G](s)=2.7+5疋+4sG2(s)=2.7+5”-45用Bode图判断系统闭环的稳定性。1.已知离散系统的传递两数为2+3厂+4厂$1+3厂+3z'2+2z~3自动选择频率范围,绘制出系统的频率响应曲线,包括Bode图和Nyquist图,并求出幅值裕度和相角裕度。实验四、S函数的编写一、实验目的1、掌握S函数的编写方法。2、利用S函数对系统进行建模并进行仿真。3、与其它控制系统的建模方法进行比较。二、实验设备1.方正电脑2.MATLAB软件三、实验内容考虑一个天线臂仰角控制系

7、统，其数学模型为:dX2~dtx29.81*sin兀］一2*勺+«请利用两种方法给出当输入u为单位阶跃时坷和兀2的变化波形。第一种方法：在SIMULINK环境下，直接利用现有的SIMULINK模块构建SIMULINK模型实现。第二种方法：通过编写S函数实现。