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1、《自动控制原理》实验报告姓名：学号：专业：班级：时段：成绩：工学院自动化系25实验一典型环节的MATLAB仿真一、实验目的1．熟悉MATLAB桌面和命令窗口，初步了解SIMULINK功能模块的使用方法。2．通过观察典型环节在单位阶跃信号作用下的动态特性，加深对各典型环节响应曲线的理解。3．定性了解各参数变化对典型环节动态特性的影响。二、实验原理1．比例环节的传递函数为其对应的模拟电路及SIMULINK图形如图1-3所示。图1-3比例环节的模拟电路及SIMULINK图形三、实验内容按下列各典型环节的传递
2、函数，建立相应的SIMULINK仿真模型，观察并记录其单位阶跃响应波形。①比例环节和；②惯性环节和③积分环节④微分环节⑤比例+微分环节（PD）和⑥比例+积分环节（PI）和四、实验结果及分析25①仿真模型及波形图和②仿真模型及波形图和③积分环节④微分环节25⑤比例+微分环节（PD）⑥比例+积分环节（PI）25五、分析及心得体会25实验二线性系统时域响应分析一、实验目的1．熟练掌握step()函数和impulse()函数的使用方法，研究线性系统在单位阶跃、单位脉冲及单位斜坡函数作用下的响应。2．通过响应曲
3、线观测特征参量和对二阶系统性能的影响。3．熟练掌握系统的稳定性的判断方法。二、基础知识及MATLAB函数（一）基础知识时域分析法直接在时间域中对系统进行分析，可以提供系统时间响应的全部信息，具有直观、准确的特点。为了研究控制系统的时域特性，经常采用瞬态响应（如阶跃响应、脉冲响应和斜坡响应）。本次实验从分析系统的性能指标出发，给出了在MATLAB环境下获取系统时域响应和分析系统的动态性能和稳态性能的方法。用MATLAB求系统的瞬态响应时，将传递函数的分子、分母多项式的系数分别以s的降幂排列写为两个数组n
4、um、den。由于控制系统分子的阶次m一般小于其分母的阶次n，所以num中的数组元素与分子多项式系数之间自右向左逐次对齐，不足部分用零补齐，缺项系数也用零补上。1．用MATLAB求控制系统的瞬态响应1）阶跃响应求系统阶跃响应的指令有：step(num,den)时间向量t的范围由软件自动设定，阶跃响应曲线随即绘出step(num,den,t)时间向量t的范围可以由人工给定（例如t=0:0.1:10）[y，x]=step(num,den)返回变量y为输出向量，x为状态向量在MATLAB程序中，先定义num
5、,den数组，并调用上述指令，即可生成单位阶跃输入信号下的阶跃响应曲线图。考虑下列系统：25该系统可以表示为两个数组，每一个数组由相应的多项式系数组成，并且以s的降幂排列。则MATLAB的调用语句：t=[0:0.1:10];c=[];num=[0025];%定义分子多项式den=[1425];%定义分母多项式[c,x,t]=step(num,den,t);%调用阶跃响应函数求取单位阶跃响应曲线plot(t,c,'-');%画图grid;%画网格标度线xlabel('t/s'),ylabel('h(t)
6、');%给坐标轴加上说明title('Unit-stepResponseofG(s)=25/(s^2+4s+25)')%给图形加上标题名则该单位阶跃响应曲线如图2-1所示：图2-1二阶系统的单位阶跃响应图2-2定义时间范围的单位阶跃响应为了在图形屏幕上书写文本，可以用text命令在图上的任何位置加标注。三、实验内容1．观察函数step()和impulse()的调用格式，假设系统的传递函数模型为可以用几种方法绘制出系统的阶跃响应曲线？试分别绘制。1、阶跃响应t=[0:0.1:10];c=[];num=[
7、00137];den=[14641];[c,x,t]=step(num,den,t);plot(t,c,'-');grid;25xlabel('t/s'),ylabel('h(t)');title('Unit-stepResponseofG(s)=s^2+3s+7/(s^4+4s^3+6s^2+4s+1)')1、脉冲响应num=[00137];den=[14641];impulse(num,den)gridtitle('Unit-impulseResponseofG(s)=s^2+3s+7/(s^4+
8、4s^3+6s^2+4s+1)')2．对典型二阶系统1）分别绘出，分别取0,0.25,0.5,1.0和2.0时的单位阶跃响应曲线，分析参数对系统的影响，并计算=0.25时的时域性能指标。num=[004];den1=[104];den2=[114];den3=[124];den4=[144];den5=[184];25t=0:0.1:10;step(num,den1,t)gridgtext('Zeta=0');holdCurrentplotheldste
