北科大自动控制理论实验报告（精品）

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1、《自动控制理论》实验报告XXXXX学院班级姓名学号2016年6月自动控制理论实验报告I自动控制理论实验报告本报告内容较为全面，建议根据个人需要，适当删减后使用目录实验二用MATLAB建立传递函数模型1实验三利用MATLAB进行时域分析5实验五利用MATLAB绘制系统根轨迹39实验六线性系统的频域分析51实验七基于MATLAB控制系统频域法串联校正设计77I自动控制理论实验报告I自动控制理论实验报告实验二用MATLAB建立传递函数模型一、实验目的（1）熟悉MATLAB实验环境，掌握MATLAB命令窗口的基本操作；（2）掌握MATLAB建立控制系统数学模型的命令及模型相

2、互转换的方法；（3）掌握使用MATLAB命令化简模型基本连接的方法；（4）学会使用Simulink模型结构图化简复杂控制系统模型的方法。二、实验原理及内容控制系统常用的数学模型有四种：传递函数模型（tf对象）、零极点增益模型（zpk对象）、结构框图模型和状态空间模型（ss对象）。经典控制理论中数学模型一般使用前三种模型，状态空间模型属于现代控制理论范畴。1、有理函数模型线性连续系统的传递函数模型可一般地表示为：(1)将系统的分子和分母多项式的系数按降幂的方式以向量的形式输入给两个变量和，就可以轻易地将传递函数模型输入到MATLAB环境中。命令格式为：;　　　　　　　

3、（2）;　　　　（3）用函数tf()来建立控制系统的传递函数模型，该函数的调用格式为：G＝tf(num，den);　　　　　　　　　　　　　　（4）u【自我实践1】建立控制系统的传递函数模型：clcclfclearnum=[5];88自动控制理论实验报告den=conv(conv([1],[1,1]),[1,4,4]);G=tf(num,den)2、零极点模型线性系统的传递函数还可以写成极点的形式：将系统增益K、零点-zi和极点-pj以向量的形式输入给三个变量、Z和P，命令格式为：(6)(7)(8)用函数命令zpk()来建立系统的零极点增益模型，其函数调用格式为：G

4、=zpk(Z,P,KGain)　(9)u【自我实践2】建立控制系统的零极点模型：clcclfclearKGain=8;z=[-1+j;-1-j];p=[0;0;-5;-6;-j;+j];G=zpk(z,p,KGain)88自动控制理论实验报告3、控制系统模型间的相互转换零极点模型转换为传递函数模型：[num,den]=zp2tf(z,p,k)传递函数模型转化为零极点模型：[z,p,k]=tf2zp(num,den)u【自我实践3】已知系统传递函数，求其等效的零极点模型。程序：num=[1,5,6];den=[1,2,2,0];G=tf(num,den);G1=zpk

5、(G)u【自我实践4】建立控制系统的多项式模型：。程序：Z=[-1,-2];P=[0,-5,-6,-3];88自动控制理论实验报告K=8;G=zpk(Z,P,K);G1=tf(G)4、反馈系统结构图模型设反馈系统结构图如图所示。图2-1反馈系统结构图两个环节反馈连接后，其等效传递函数可用feedback()函数求得，其调用格式为：sys=feedback（G1,G2,sign）其中sign是反馈极性，sign缺省时，默认为负反馈，sign＝-1；正反馈时，sign＝1；单位反馈时，G2＝1，且不能省略。series()函数：实现两个模型的串联；多于两个必须嵌套使用。

6、parallel()函数：实现两个模型的并联；多于两个必须嵌套使用。u【自我实践5】已知系统前向通道的传递函数，求其单位负反馈闭环传递函数。程序：G1=tf([2,1],[1,2,3]);H=1;G_a=feedback(G1,H)88自动控制理论实验报告88自动控制理论实验报告实验三利用MATLAB进行时域分析一、实验目的(1)学会使用MATLAB编程绘制控制系统的单位阶跃响应曲线；(2)研究二阶控制系统中，x、wn对系统动态特性和时域指标的影响；(3)掌握准确读取动态特性指标的方法；(4)分析二阶系统闭环极点和闭环零点对系统动态性能的影响；(5)研究三阶系统单位

7、阶跃响应及其动态性能指标与其闭环极点的关系；(6)研究闭环极点和闭环零点对高阶系统动态性能的影响；(7)了解高阶系统中主导极点与偶极子的作用；(8)了解系统阶跃响应、脉冲响应和斜坡响应输出曲线之间的联系与差别。二、实验原理及内容1.求系统的特征根若已知系统的特征多项式D(s)，利用roots()函数可以求其特征根。若已知系统的传递函数，利用eig()函数可以直接求出系统的特征根。2、求系统的闭环根、x和ωn函数damp()可以计算出系统的闭环根、x和wn。3、零极点分布图可利用pzmap()函数绘制连续系统的零、极点图，从而分析系统的稳定性，调用格式为：pzma