[工学]自动控制原理matlab仿真实验报告

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1、自动控制原理实验报告班级：姓名：学号：实验五MATLAB及仿真实验（一）控制系统的时域分析一、实验目的学习利用MATLAB进行控制系统时域分析，包括典型响应、判断系统稳定性和分析系统的动态特性；二、预习要点1、系统的典型响应有哪些？2、如何判断系统稳定性？3、系统的动态性能指标有哪些？三、实验方法（一）四种典型响应1、阶跃响应：阶跃响应常用格式：1、；其中可以为连续系统，也可为离散系统。2、；表示时间范围0---Tn。3、；表示时间范围向量T指定。4、；可详细了解某段时间的输入、输出情况。2、脉冲响应：脉冲函

2、数在数学上的精确定义：其拉氏变换为：所以脉冲响应即为传函的反拉氏变换。脉冲响应函数常用格式：①；②③（二）分析系统稳定性有以下三种方法：1、利用pzmap绘制连续系统的零极点图；2、利用tf2zp求出系统零极点；1、利用roots求分母多项式的根来确定系统的极点（二）系统的动态特性分析Matlab提供了求取连续系统的单位阶跃响应函数step、单位脉冲响应函数impulse、零输入响应函数initial以及任意输入下的仿真函数lsim.四、实验内容(一)稳定性1．系统传函为，试判断其稳定性2．用Matlab求出

3、的极点。%Matlab计算程序num=[32546];den=[134272];G=tf(num,den);pzmap(G);p=roots(den)运行结果：p=-1.7680+1.2673i-1.7680-1.2673i0.4176+1.1130i0.4176-1.1130i-0.2991图1-1零极点分布图由计算结果可知，该系统的2个极点具有正实部，故系统不稳定。%求取极点num=[122];den=[17352];p=roots(den)运行结果：p=-6.65530.0327+0.8555i0.03

4、27-0.8555i-0.4100故的极点s1=-6.6553,s2=0.0327+0.8555i,s3=0.0327-0.8555i,s4=-0.41（二）阶跃响应1.二阶系统1）键入程序，观察并记录单位阶跃响应曲线2）计算系统的闭环根、阻尼比、无阻尼振荡频率，并记录3）记录实际测取的峰值大小、峰值时间及过渡过程时间，并填表：由图1-3及其相关理论知识可填下表：=1.0472实际值理论值峰值Cmax1.351.3509峰值时间tp1.091.0472过渡时间ts3.54.54）修改参数，分别实现和的响应曲线

5、，并记录5）修改参数，分别写出程序实现和的响应曲线，并记录单位阶跃响应曲线num=[10];den=[1210];step(num,den);title('StepResponseofG(s)=10/(s^2+2s+10)');图1-2二阶系统单位阶跃响应曲线%计算系统的闭环根、阻尼比、无阻尼振荡频率num=[10];den=[1210];G=tf(num,den);[wn,z,p]=damp(G)运行结果：wn=3.16233.1623z=0.31620.3162p=-1.0000+3.0000i-1.00

6、00-3.0000i由上面的计算结果得系统的闭环根s=-1±3i，阻尼比、无阻尼振荡频率图1-3单位阶跃响应曲线（附峰值等参数）第4）题：%kosi=1阶跃响应曲线wn=sqrt(10);kosi=1;G=tf([wn*wn],[12*kosi*wnwn*wn]);step(G);title('StepResponseofkosi=1');%kosi=2的阶跃响应曲线wn=sqrt(10);kosi=2;G=tf([wn*wn],[12*kosi*wnwn*wn]);step(G);title('StepRe

7、sponseofkosi=2');当wn不变时，由和的响应曲线可归纳：①平稳性，由曲线看出，阻尼系数ζ↑，超调量↓，响应的振荡↓，平稳性好；反之，ζ↓，振荡↑，平稳性差。②快速性，ζ↑，ts↑，快速性差；反之，ζ↓，ts↓；但ζ过小，系统响应的起始速度较快，但振荡强烈，影响系统稳定。第5）题：%wn1=0.5w0的阶跃响应曲线w0=sqrt(10);kosi=1/sqrt(10);wn1=0.5*w0;G=tf([wn1*wn1],[12*kosi*wn1wn1*wn1]);step(G);title('St

8、epResponseofwn1=0.5w0');图1-6wn1=0.5w0的阶跃响应曲线%wn2=2w0的阶跃响应曲线w0=sqrt(10);kosi=1/sqrt(10);wn2=2*w0;G=tf([wn2*wn2],[12*kosi*wn2wn2*wn2]);step(G);title('StepResponseofwn2=2w0');图1-7wn2=2w0的阶跃响应曲线由图1-6和图1-7得