实验六用MATLAB进行根轨迹分析

《实验六用MATLAB进行根轨迹分析》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在工程资料-天天文库。

1、黄淮学院电子科学与工程系自动控制原理课程验证性实验报告实验名称用MATLAB进行根轨迹分析实验时间2013年05月16口学生姓名实验地点同组人员无专业班级1、实验H的1）掌握用根轨迹法进行系统串联超前校正和滞后校正的设计方法；2）掌握用根轨迹法进行系统校正中补偿增益和附加实数（或复数）零极点之间匹配的规律；3）利用根轨迹进行分析，增加零极点对控制系统的影响，并利用时域响应来验证设计的正确性；4）掌握利用主导极点校正系统和零极点对消的校正技术。2、实验主要仪器设备和材料：计算机一台mat1ab软件2010a版木3、实验内容和原理：原理

2、：主导极点对整个时间响应起主导作用，只有既接近虚轴，又不十分接近闭环零点的闭环极点，才可以成为主导极点。如果闭环零极点相距很近，而且闭环零极点的距离比他们本身的模值小一个数量级，这样的闭环零极点常称为偶极子。只要偶极子不十分接近处标原点，它们对系统动态性能的影响就甚微，可以忽略它们的存在，它们不影响主导极点的地位。主导极点法：在全部闭环极点中，选留故靠近虚轴而又不十分靠近闭环零点的一个或几个闭环极点作为主导极点，略去不1•分接近原点的偶极子，以及比主导极点距离远6倍以上（在许多实际运用中，常取2〜3倍）的闭环零极点。选留的主导零点数

3、不耍超过主导极点数。主导极点法常用于估算高阶系统的性能。用主导极点代替全部闭环极点绘制系统时间响应曲线时，形状误差仅出现在曲线的起始段，而主要决定性能指标的曲线中、后段，其形状基本不变。闭环实数主导极点对系统性能的影响：相当于增人系统的阻尼，使峰值时间滞片，超调量卜降。如果实数极点比复数极点更接近坐标原点，动态过程可以变成非振荡过程。内容：1）增加极点对控制系统的影响已知开环系统传递函数：G（$）=/,、，比较增加一个开环极点$=3后，'7$（s+l）（$+2）观察根轨迹及其闭环单位阶跃响应的变化。2）增加零点对控制系统的影响己知开

4、坏系统传递函数G（£）=K5(5+1)比较增加一个开环零点s=-2后,（、K（$+2）Gd丿$（$+1）观察根轨迹及其闭环单位阶跃响应的变化。3）根轨迹法利用主导极点校止系统已知单位负反馈系统开环传递函数：G(s)=,设计超前校正补偿器，使阻尼比'4、实验方法、步骤：MATLAB参考程序(1)如下：k二1;z二[];p二[0-1-2];G=zpk(z,p,k);rlocus(G);holdon,k=l;z=[];p=[0-1-2-3];Gl=zpk(z,p,k);rlocus(Gl);holdoff,figure(2);sys二fe

5、edback(G,1);stcp(sys);holdon,sysl二feedback(Gl,1);step(sysl);holdoffMATLAB参考程序(2)如下：k二1;z二[];p二[0-1];G=zpk(z,p,k);rlocus(G);holdon,k=l;z=[~2];p=[0-1];Gl=zpk(z,p,k);rlocus(Gl);holdofffigure(2);sys二feedback(G,1);step(sys);holdon,sysl二feedback(Gl,1);step(sysl);holdoff使用根轨迹

6、设计T具，选择超前校正装置的零极点，使系统的根轨迹通过期望的系统闭环主导极点。由于期望的系统闭环主导极点为2-夂土加归云，主导极点由系统阻尼比：和门然频率©决定，因此在判断系统的根轨迹是否通过了期望的系统闭环主导极点时，实质上是判断根轨迹通过等频率线与等阻尼线的交点。详细的设计步骤如下：a）建立未校正系统传递函数，打开根轨迹设计工具G=tf（400,[1302000]）jrltool（G）6、实验现象、实验数据的分析：借助适当原理、公式、模型、利用必耍的软件或其它分析方法、手段，对实验过程中出现的现彖、所获取的实验数据进行具体、充分

7、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。指导教师评语和成绩评定:实验报告成绩:指导教师签字:年月日$($2+30$+200)为0.5,自然频率13.5rad/sob）设置校正约束条件。c）设置补偿器传递函数的形式。d）添加补偿器的零极点。c）使根轨迹通过等频率线和等阻尼线的交点，即使系统的根轨迹通过期望的系统闭环主导极点。f）设置补偿器增益，满足系

8、统稳定裕度的要求。g）检查校正后系统的其他性能指标。5、实验现象、实验数据记录:岛01Locus642f^aJAxes6SepRcspor^sc51015"me(sec)StepResponse2025864aaa2aa0£12言上堂