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1、自动控制原理实验报告学院：机电工程学院班级：姓名：学号：指导老师：-17-实验一：在MATLAB中创建系统模型一、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。二、实验过程：1.传递函数模型的建立1）多项式形式的传递函数①课本例2.23上机操作过程如下：②课本P62，习题2-3上机操作过程如下：-17-2）零、极点形式的传递函数课本例2.24上机操作过程如下：3）分子、分母为因
2、式乘积形式的传递函数课本例2.25上机操作过程如下：-17-2.Simulink建模①课本例题上机操作如下：设单位反馈系统的开环传递函数为：将其转换成Simulink框图，输入为阶跃信号，它的Simulink框图如下所示：②比例环节和的SIMULINK图形建模操作如下；-17-比例环节的SIMULINK图形如下图所示：比例环节的SIMULINK图形-17-3.课后练习用matlab求下列函数的拉氏变换（习题2-1），上机操作过程如图所示：-17-实验二：在MATLAB中算特征根及绘制根轨迹图-17-一、
3、实验目的：1．掌握MATLAB下的根轨迹绘制方法；2．学会利用根轨迹进行系统分析。二、实验过程：1）例3-21试利用MATLAB函数求例3.1中k=2.k=20时系统的特征根，并分别判定稳定性。上机操作过程如下：>>num=[2];den=conv([10],conv([0.11],[0.251]));g=tf(num,den);sys=feedback(g,1);>>pzmap(sys)p=pole(sys)p=-11.0314-1.4843+2.2470i-1.4843-2.2470i-17-2）例
4、3-22二阶系统如图3.13所示，设Wn=1,试研究系统的单位阶跃响应与参数的关系。上机操作过程如下：>>w=1;>>num=w^2;>>figure(1);>>holdon;>>forx=0.2:0.1:1.2den=[12*x*ww^2];sys=tf(num,den);step(sys)endgridon3）开环传递函数绘制其闭环根轨迹。上机输入程序如下：>>z=[];p=[0,-1,-2];k=1;sys=zpk(z,p,k);rlocus(sys)-17-运行结果：4）例4-20利用MATLA
5、B程序绘制例4-11的广义根轨迹上机输入程序如下:num=[1];den=[120];g=tf(num,den);rlocus(g);holdonfork1=0.1:0.2:3num=[1];den=[12k10];sys=tf(num,den);rlocus(sys)end运行结果如下:-17-5）习题4-1设单位反馈系统的开环传递函数为，试用解析法绘制增益K从0→变化时的闭环根轨迹，用MATLAB绘制出。上机输入程序如下;num=[1];den=conv([10],[110]);rlocus(num
6、,den)运行结果如下：-17-实验三：控制系统的频域分析法一、实验目的：1．掌握用MATLAB语句绘制各种频域曲线。2．掌握控制系统的频域分析方法。二、实验过程：1）例题1.系统的开环传递函数为绘制Bode图、Nyquist曲线和Nichols曲线的MATLAB程序如下：num=[10];den=conv([21],conv([11],[0.11]));gh=tf(num,den);figure(1)bode(gh)gridfigure(2)-17-nyquist(gh)figure(3)nichol
7、s(gh)Ngrid执行后的Bode图、Nyquist曲线和Nichols曲线为：-17-2）典型二阶系统绘制出，，0.3，0.5，0.8，2的bode图，记录并分析对系统bode图的影响。num=[0036];den1=[11.236];den2=[13.636];den3=[16.036];den4=[19.636];den5=[12436];w=logspace(-2,3,100);bode(num,den1,w);gridtext(4.2,-15,'¦Î=0.1')holdbode(num,de
8、n2,w);text(2.5,-22,'¦Î=0.3')bode(num,den3,w);text(13.5,-150,'¦Î=0.5')bode(num,den4,w);text(24,-157,'¦Î=0.8')bode(num,den5,w);-17-text(1.4,-45,'¦Î=2.0')实验四：控制系统的设计一、实验目的：1．掌握用MATLAB语句绘制各种频域曲线。2．掌握控制系统的校正设计方法。二、实验过程：1）试利用MAT
