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1系统2求按串联、并联、正反馈、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．已知两个系统求部分并联后的状态空间，要求u11与u22连接，u13与u23连接，y11与y21连接。3．已知系统的传递函数模型为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

2、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．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曲线，并从图上读取最大超调量，绘制系统的单位脉冲响应和零输入响应曲线。（2）典型二阶系统传递函数为当，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，取0.2，0.4，0.6，0.8，1.0，1.5，2.0时的单位阶跃响应。2．频域分析（1）典型

3、二阶系统传递函数为当，取2，4，6，8，10，12时的伯德图。（2）典型二阶系统传递函数为当，取0.2，0.4，0.6，0.8，1.0，1.5，2.0时的伯德图。3．已知某2输入2输出系统如下所示：，求出该系统的单位阶跃响应和冲激响应曲线。（1）利用SIMULINK的方法。（2）编写相应的MATLAB命令的方法。（3）利用SIM函数命令的方法。（4）利用LTIVIEWER工具箱。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

4、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）已知系统开环传递函数为：，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：，在系统的闭环根轨迹上选择一点，求出该点的增益及其系统的闭环极点位置，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位负反馈系统开环传递函数分别为：，用Bode图判断系统闭环的稳定性。2.已知离散系统的传递函数为自动选择频率范围，绘制出系统的频率响应曲线，包括Bode图和Nyq

5、uist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统，其数学模型为：=请利用两种方法给出当输入u为单位阶跃时和的变化波形。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。