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1、基于MATLAB的控制系统频域设计姓名：学院：专业：班级：学号：基于MATLAB的控制系统频域设计一实验目的1.利用计算机作出开环系统的波特图2.观察记录控制系统的开环频率特性3.控制系统的开环频率特性分析二预习要点1.预习Bode图和Nyquist图的画法；2.Nyquist稳定性判据内容。三实验方法1、奈奎斯特图（幅相频率特性图）对于频率特性函数G(jw)，给出w从负无穷到正无穷的一系列数值，分别求出Im(G(jw))和Re(G(jw))。以Re(G(jw))为横坐标，Im(G(jw))为纵坐标绘制成为极坐标
2、频率特性图。MATLAB提供了函数nyquist()来绘制系统的极坐标图，其用法如下：nyquist(a,b,c,d)：绘制出系统的一组Nyquist曲线，每条曲线相应于连续状态空间系统[a,b,c,d]的输入/输出组合对。其中频率范围由函数自动选取，而且在响应快速变化的位置会自动采用更多取样点。nyquist(a,b,c,d,iu)：可得到从系统第iu个输入到所有输出的极坐标图。nyquist(num,den)：可绘制出以连续时间多项式传递函数表示的系统的极坐标图。nyquist(a,b,c,d,iu,w)或n
3、yquist(num,den,w)：可利用指定的角频率矢量绘制出系统的极坐标图。当不带返回参数时，直接在屏幕上绘制出系统的极坐标图（图上用箭头表示w的变化方向，负无穷到正无穷）。当带输出变量[re,im,w]引用函数时，可得到系统频率特性函数的实部re和虚部im及角频率点w矢量（为正的部分）。可以用plot(re,im)绘制出对应w从负无穷到零变化的部分。2、对数频率特性图（波特图）对数频率特性图包括了对数幅频特性图和对数相频特性图。横坐标为频率w，采用对数分度，单位为弧度/秒；纵坐标均匀分度，分别为幅值函数20
4、lgA(w)，以dB表示；相角，以度表示。MATLAB提供了函数bode()来绘制系统的波特图，其用法如下：bode(a,b,c,d,iu)：可得到从系统第iu个输入到所有输出的波特图。bode(a,求取系统对数频率特性图（波特图）：bode()求取系统奈奎斯特图（幅相曲线图或极坐标图）：nyquist()b,c,d)：自动绘制出系统的一组Bode图，它们是针对连续状态空间系统[a,b,c,d]的每个输入的Bode图。其中频率范围由函数自动选取，而且在响应快速变化的位置会自动采用更多取样点。bode(num,de
5、n)：可绘制出以连续时间多项式传递函数表示的系统的波特图。bode(a,b,c,d,iu,w)或bode(num,den,w)：可利用指定的角频率矢量绘制出系统的波特图。当带输出变量[mag,pha,w]或[mag,pha]引用函数时，可得到系统波特图相应的幅值mag、相角pha及角频率点w矢量或只是返回幅值与相角。相角以度为单位，幅值可转换为分贝单位：magdb=20×log10(mag)四实验内容下面举例说明用MATLAB对控制系统频域设计1．用Matlab作Bode图.画出对应Bode图,并加标题.（1）n
6、um=25;den=[1425];G=tf(num,den);figure(1)margin(G);figure(2)nichols(G);axis([-2070-4040]);ngridfigure(3)nyquist(G);axisequal（2）num=conv([01],[10.21]);den=conv([10],[11.29]);G=tf(num,den);figure(1)margin(G);figure(2)nichols(G);axis([-2070-4040]);ngridfigure(3)n
7、yquist(G);axisequal2．用Matlab作Nyquist图.画对应Nyquist图,并加网格标题.num=1;den=[10.81];G=tf(num,den);figure(1)margin(G);figure(2)nichols(G);axis([-2070-4040]);ngridfigure(3)nyquist(G);axisequal3．典型二阶系统，试绘制取不同值时的Bode图。取。当w=6,ζ=0.1时num=36;den=[11.236];G=tf(num,den);figure(
8、1)margin(G);当w=6,ζ=1.0时num=36;den=[11236];G=tf(num,den);figure(1)margin(G);num=50;den=conv([15],[1-2]);G=tf(num,den);figure(1)margin(G);figure(2)nichols(G);axis([-2070-4040]);ngridfigure(
