自动控制原理MATLAB实验---重庆交通大学.doc

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1、重庆交通大学学生实验报告实验课程名称机械工程控制基础开课实验室交通装备与制造工程实训中心学院机电与汽车工程学院年级2012专业班机械电子工程（2）学生姓名向超学号0开课时间2014至2015学年第一学期总成绩教师签名批改日期实验项目MATLAB软件基本操作实验时间2014年11月实验地点90304实验性质.验证性.设计性.综合性教师评价：评价教师签名：一：实验目的1、熟悉MATLAB人机界面和基本内容。2、熟悉MATLAB基本操作方法。二：实验主要内容及过程1、熟悉MATLAB的工作界面和基本内容主菜单栏工具栏当前目录路径历史命令窗口工作区窗口命令窗口2、MATLA

2、B基本操作方法①从Windows中双击Matlab图标，会出现Matlab命令窗口（CommandＷindow），在一段提示信息后，出现系统提示符“>>”，这时你就可以输入命令了。如果命令有语法错误，系统会给出提示信息。在当前提示符下，你可以通过上下箭头调出以前输入的命令，用滚动条可以查看以前的命令及输出信息。②Maltlab命令的通常形式为：变量＝表达式变量以字母开始，最多可以有31位，可以使字母、数字，不能有空格、逗号等，不能与预定义变量相同。表达式由操作符或其他特殊字符、函数和变量名组成。Matlab执行表达式并将执行结果显示于命令后，同时存在变量中以留用。如

3、果变量名和“＝”省略，即不指定返回变量，则名为ans的变量将自动建立。③指令中的标点符号空格用于输入量与输入量的分隔符，数组行元素间的分隔符。逗号‘，’指令之间的分隔符，其余作用同‘空格’分号‘；’数组间的行分隔符，指令结尾，则不显示运行结果。百分号‘%’后面为注释。括号‘[]’用于数组输入时用。实验项目MATLAB控制系统工具箱和符号运算工具箱的使用实验时间2014年11月实验地点90304实验性质.验证性.设计性.综合性教师评价：评价教师签名：一：实验目的1、熟悉MATLAB的符号运算工具箱的使用；2、初步了解MATLAB控制系统工具箱，能用MATLAB解决一些

4、简单的控制系统的问题。如用MATLAB求系统的单位阶跃响应、判断系统的稳定性等。3、能用MATLAB解决状态空间的相关问题，熟悉MATLAB相应函数的用法。二：实验主要内容及过程1、基本运算符数学表达式MATLAB运算符MATLAB表达式加A+B+A+B减A-B-A-B乘A×B*A*B除A÷B/A/B幂^A^B说明：①表达式由变量名、运算符和函数名组成；②表达式将按与常规相同的优先级从左至右执行运算；③幂运算优先级最高，乘除运算次之，加减运算最低；④括号可以改变运算次序。3-5设单位反馈系统的开环传递函数为，试求系统的上升时间，峰值时间，最大超调量和过渡时间。MAT

5、LAB程序：num=[1];den=[110];sys1=tf(num,den)sys2=(1)t=0:0.01:10;step(t,feedback(sys1,sys2,-1))根据上图可得：=1.64s，峰值时间：=3.63s，最大超调量=16.3%，过渡时间=8.08s。3-14已知控制系统的特征方程为（1）程序：P=[1521];%定义特征多项式的系数向量roots(P);%求特征方程的特征根MATLAB求解得特征根如右图：结论：根据结果显示可得，系统的特征方程的特征根不全为负实部，因此系统不稳定。（2）程序：P=[12812201616];%定义特征多项式

6、的系数向量roots(P)%求特征方程的特征根MATLAB求解得特征根如右图：结论：根据结果显示可得，系统的特征方程的特征根有两个极点的实部为0，因此这两个极点位于虚轴上，然而其他极点都具有负实部，因此系统处于临界稳定。此时系统的输出信号将出现等幅振荡。程序如下：num1=[10];den1=[110];sys1=tf(num1,den1)num2=[101];den2=[1];sys2=tf(num2,den2)disp('负反馈闭环系统传递函数模型为');feedback(sys1,sys2)P=[110110];V=roots(P)3-16（a）分析下图中系统

7、的稳定性。结论：可知闭环系统的总传递函数为：，并求出特征方程的两个极点都位于复平面的左半侧，因此该闭环系统是稳定的。由MATLAB计算过程如图：根据计算出的闭环传递函数，可以用命令roots求得特征根。（b）分析下图系统的稳定性。根据计算出的闭环传递函数，可以用命令roots求得特征根。MATLAB程序如下：s=tf('s');sys2=10/(s*(1+s));sys3=2*s;sys4=feedback(sys2,sys3);sys1=(1+s)/s;sys5=series(sys1,sys4);sys6=1;sys=feedback(sys5,sys6)P