控制系统计算机仿真-实验二

《控制系统计算机仿真-实验二》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、实验二面向系统结构的连续系统数字仿真实验一、实验目的1.掌握以系统结构图形式描述的连续系统的数字仿真方法和步骤。2.初步Y解如何用仿真方法来分析系统的动态性能。3.了解不同的数值积分算法与仿真计算精度之间的关系。4.学会一种初步寻求合理仿真步长的方法。5.了解RK4法计算稳定性和步长的关系。二、实验预习1.复习数值积分算法及步长寻取方法。2.按理论分析初步估计系统可能出现的动态性能。3.求久或7；nin三、实验要求1.整理各种实验条件K的数据和曲线。2.将各仿真结果与标准解比较，分析不同数值积分算法及步长对仿真精度的影响，误差评价指标公式为MAX一ERR二max

2、XC)-y(^)

3、NI

4、灿)-灿)MEANERR=z=,一N其屮，y(^)和灭幻分别为系统在时间点&处的解析解和仿真解；N为总计算时问点数。3.写出实验报告。四、实验内容单位反馈控制系统的结构如附录图1所示，其开环传递函数和闭环传递函数分别为Go⑴=15(0.254-1)(0.5^+!)G»_?+7?+1Qs，+10=10~(5+5.515690S)(5+0.74215«85+yi.l234839)(s+0.74215^85->1.1234833)在零初始条件卜*闭环系统单位阶跃响极的标准解为>，(?)=1-0.075388571k~55I569083z-1.34798734e_0-742,54585zsin

5、(l.12348391Z+0.755867195)1.首先我们建立Simulink仿真模型，根据实验目的、要求和已知条件，建立系统的Simulink模型如下图。开环仿真模型1.标准解方程y=l-0.0753885711*exp(-5.51569083*t)-1.34798734*exp(-0.742154585*t)*sin(1.12348391*t+0.755867195);2.按经验公式(2.48)或(2.49)初选仿真步讼/7(为此，需要学习MATLAB中求取开环剪切频率％的函数bode或margin的使用方法)。2-48O-2.49：h=h=—J20xcor5xm开环传递函数为

6、：Go:_—°0.1?+0.7?+5在matlab控制窗口输入以下命令，求出该模型的％:clearA=[l]；B=[0.10.710];pain=tf(A,B);painbasic=tf(A);bode(pain,painbasic,{0.1,10})从bode图读!li%=0.863FileEditViewInsertToolsDesktopWindowHelp:Q己d1fe1€、打®y▼間口mi1■口20Figure1nxmprpnteM0•20BodeDiagram-40-60Frequency(rad/s)，计算得出Zz:0.058〜0.232。根据公式(2.49)A20eoc

7、5a)c1.计算误差Scriptsim(1Exp2_modell1);[lena,lenb]=size(t);y=zeros(lena,1);fori=l:lenatt=t(i);y(izl)=l-0.0753885711*exp(-5.51569083*tt)-1.34798734*exp(-0.742154585*tt)*sin(1.12348391*tt+0.755867195);endMax_Err=max(abs(y-yout));Mean—Err=sum(abs(y-yout))/lena;3.选择RK4法，运行仿真模型，适当调整步长和仿真起止吋间，以得到比较完整的过渡过程

8、，观察纪录过渡过程的数据。1)步长0.01:Max_Err=3.12437810172372e-09;Mean_Err=3.082473004012723e-102）步长0.1:MaxErr=3.45334904181607e-05;MeanErr=2.13778078411538e-063）步长0.2:Scope邑黾u払gB福$0ATimeoffset:0MAXERR=0.000876759705695940，MEANERR=4.73018848001367e-054）步长0.5:MAXERR=0.0698454094884216，MEANERR=0.0474489734589199

9、从误差分析中可以看出，步长在/r0.058〜0.232,即满足公式/z二U吋20%5eoc的误差最小，精度最高。无论是步长大于或小于该范围均会造成较大的误差。步长太小，运行速度慢，会造成较大的累积误差。步长太大，则会造成较人的截断误差。1.改变丨环节的放大倍数(将1变为5),不断加大步长观测记录计算稳定性的变化。将transferfunc2的分子由1改为5在以下步长下仿真计算误差。(1)步长0.001:x冋口

10、lb-gae:

11、/o冼杀⑻049S