自动控制原理》matlab分析与设计仿真实验报告

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1、兰州理工大学《自动控制原理》MATLAB分析与设计仿真实验报告院系：电信工程学院班级：控制工程基地一班姓名：吴博学号：时间：2012年11月18日电气工程与信息工程学院《自动控制原理》MATLAB分析与设计仿真实验任务书（2012）一．仿真实验内容及要求：1．MATLAB软件要求学生通过课余时间自学掌握MATLAB软件的基本数值运算、基本符号运算、基本程序设计方法及常用的图形命令操作；熟悉MATLAB仿真集成环境Simulink的使用。2．各章节实验内容及要求1）第三章线性系统的时域分析法对教材P136.3-5系统进行动态性能仿真，并与忽略闭环零点

2、的系统动态性能进行比较，分析仿真结果；对教材P136.3-9系统的动态性能及稳态性能通过的仿真进行分析，说明不同控制器的作用；在MATLAB环境下完成英文讲义P153.E3.3。对英文讲义中的循序渐进实例“DiskDriveReadSystem”，在时，试采用微分反馈使系统性能满足等设计指标。2）第四章线性系统的根轨迹法在MATLAB环境下完成英文讲义P157.E4.5；利用MATLAB绘制教材P181.4-5-(3）；在MATLAB环境下选择完成教材第四章习题4-10或4-18，并对结果进行分析。3）第五章线性系统的频域分析法利用MATLAB绘制

3、本章作业中任意2个习题的频域特性曲线；4）第六章线性系统的校正利用MATLAB选择设计本章作业中至少2个习题的控制器，并利用系统的单位阶跃响应说明所设计控制器的功能。对英文讲义中的循序渐进实例“DiskDriveReadSystem”，试采用PD控制使系统的性能满足给定的设计指标。5）第七章线性离散系统的分析与校正利用MATLAB完成教材P383.7-20的最小拍系统设计及验证。利用MATLAB完成教材P385.7-25的控制器的设计及验证。对英文讲义中的循序渐进实例“DiskDriveReadSystem”进行验证，计算D(z)=4000时系统的

4、动态性能指标，说明其原因。二．仿真实验时间安排及相关事宜1．依据课程教学大纲要求，仿真实验共6学时，教师可随课程进度安排上机时间，学生须在实验之前做好相应的准备，以确保在有限的机时内完成仿真实验要求的内容；2．实验完成后按规定完成相关的仿真实验报告；3．仿真实验报告请参照有关样本制作并打印装订。第三章线性系统的时域分析法1.P135.3-5已知单位反馈系统的开环传递函数为对该系统进行动态性能仿真，并与忽略闭环零点的系统动态性能进行比较。解：不忽略闭环零点时开环传递函数为,忽略闭环零点时传递函数为G(s)=;分析：上图中暗线（黄线）为不忽略闭环零点的

5、图形，紫线为忽略闭环零点的图形，由上图可看出，忽略闭环零点后的响应曲线与未忽略零点的响应曲线相差不是很大，但闭环零点增大了超调量，且动态性能改善不是很明显，故综上，如果对动态性能没有严格要求的情况下可以忽略闭环零点2.P139.3-9对系统的动态性能及稳态性能通过仿真进行分析，并说明不同控制器的作用；解：num1=[10];den1=[1210];sys1=tf(num1,den1);num2=[110];den2=[1110];sys2=tf(num2,den2);num3=[10];den3=[1210];sys3=tf(num3,den3);

6、t=0:0.01:10;figure(1)step(sys1,t);gridfigure(2)step(sys2,t);gridFigure1:、Figure2:Figure3:分析：加比例微分以后超调量减小，ts，td减小加微分反馈以后超调量减小，ts，td稍有增加加微分反馈的超调量最小，响应速度最长3.P153.E3.3由题可知系统的开环传递函数为求：（1）确定系统的零极点（2）在单位阶跃响应下分析系统的稳态性能（3）试分析传递函数的实虚极点对响应曲线的影响解：num1=[6205];den1=[1137486];sys1=tf(num1,de

7、n1);num2=[6205];den2=[11312816205];sys2=tf(num2,den2);t=0:0.01:10;figure(1)step(sys1,t);gridt=0:0.01:10;figure(2)step(sys2,t);gridFigure1:Figure2:忽略开环传递函数的一个实极点分析：由于闭环极点就是微分方程的特征根，因此他们决定了所描述系统自由运动的模态。4.对英文讲义中的循序渐进实例“DiskDriveReadSystem”，在时，试采用微分反馈使系统性能满足等设计指标。解：MATLAB程序如下：G1=t

8、f([5000],[1,1000]);G2=tf([1],[120]);Ga=series(100,G1);Gb=seri