实验七 用MATLAB进行系统频率特性曲线绘制

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1、自动控制原理课程验证性实验报告实验名称用MATLAB进行系统频率特性曲线绘制实验时间2013年05月30日学生姓名实验地点070312同组人员无专业班级电技1101B1、实验目的1）熟练掌握使用MATLAB命令绘制控制系统奈氏图的方法；2）熟练掌握使用MATLAB命令绘制控制系统伯德图的方法；3）加深理解控制系统奈氏稳定判据的实际应用。2、实验主要仪器设备和材料：计算机一台matlab软件2010a版本3、实验内容和原理：原理：（1）幅相频率特性曲线，以角频率为参变量，当从变化时，频率特性构成的向量在复平面上描绘的曲线称为幅相频率特性曲线。（2）奈氏判据，奈氏判据是利用系统开环频率

2、特性来判断闭环系统稳定性的一个判据，便于研究当系统结构改变时对系统稳定性的影响。其内容是：反馈控制系统稳定的充分必要条件是当从变到时，开环系统的奈氏判据不穿过点逆时针包围临界点的圈数等于开环传递函数的正实部极点数。1）对于开环稳定的系统，闭环系统稳定的充分必要条件是：开环系统的奈氏曲线不包围点。反之，则闭环系统是不稳定的。2）对于开环不稳定的系统，有个开环极点位于右半平面，则闭环系统稳定的充分必要条件是：当从变到时，开环系统的奈氏判据逆时针包围点次。内容：1）绘制控制系统奈氏图格式一：nyquist(num,den)格式二:nyquist(num,den,w)格式三：[re,im,

3、w]=nyquist(num,den)a.开环开环传递函数，绘制其Nyquist图。b.已知，绘制Nyquist图，判定系统的稳定性。c.已知系统开环传递函数为，要求：分别作出和时的Nyquist图。比较两图的区别与特点。如果该系统变成Ⅱ型系统，即，情况又发生怎么样的变化？d.若，令，分别绘制时系统的Nyquist图并保持，比较分析系统开环增益不同时，系统Nyquist图的差异，并得出结论。令，分别绘制时系统的Nyquist图并保持，比较分析不同时，系统Nyquist图的差异，并得出结论。e.二阶系统传递函数为，试用MATLAB绘制出不同和的伯德图。f.系统的开环传递函数为求系统的

4、幅值裕度和相角裕度，并求其闭环阶跃响应。g.系统的开环传递函数为，求系统的幅值裕度和相角裕度。4、实验方法、步骤：a）num=10,den=[1210];w=0:0.1:100;axis([-1,1.5,-2,2]);nyquist(num,den)b)num=0.5;den=[1210.5];figure(1);nyquist(num,den)e)1)为固定值，变化时，运行下面的程序，wn=1,zet=[0:0.1:1,2,3,4,5];holdonfori=1:length(zet)num=wn^2;den=[1,2*zet(i)*wn,wn^2];bode(num,den);

5、endgridonholdoff2)为固定值，变化时，运行下面的程序Wn=[0.1:0.1:1];zet=0.707;holdonfori=1:length(wn)num=wn(i)^2;den=[1,2*zetwn(i),wn(i)^2];bode(num,den);endgridon,holdofff)G=tf(3.5,[1,2,3,2]);G_close=feedback(G,1);[Gm,Pm,Wcg,Wcp]=margin(G)step(G_close),gridong.G=tf(100*conv([1,5],[1,5]),conv([1,1],[1,1,9]));[Gm

6、,Pm,Wcg,Wcp]=margin(G)G_close=feedback(G,1);step(G_close),gridon5、实验现象、实验数据记录：6、实验现象、实验数据的分析：借助适当原理、公式、模型、利用必要的软件或其它分析方法、手段，对实验过程中出现的现象、所获取的实验数据进行具体、充分的分析。本部分的撰写应完整呈现出分析过程。实验现象分析时应分析现象出现的原因。与实验预期相符合的，应给出其理论解释；实验现象与实验预期不相符的，应剖析是哪个实验环节出了问题导致该实验现象的出现。实验现象的分析应充分、具体、合理。实验数据分析时可围绕要达成的实验目标，借助公式、模型或必要

7、软件，结合作图、计算等方法对实验数据进行数据处理后，得出实验结果。实验数据分析过程应条理清晰，层次清楚。必要时，可对实验现象和实验结果综合分析，相互印证。7、实验结论：通过对实验现象和实验数据分析后得到最终结论和实验目标的完成情况。（20~50字）指导教师评语和成绩评定：本栏由指导教师填写指导教师对学生实验报告的完成情况进行概括评论。指出学生实验报告撰写中存在的主要问题，并提出改进建议。对于问题较少或无明显错误的学生亦应给予肯定。并将实验报告成绩填写于对应位置。成绩用