自动控制原理4

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1、院系电子信息工程学院班级12电气3姓名刘建学号127301320实训名称实训日期一、实验目的1．掌握典型输入信号作用下，评价系统的性能指标及其数学计算公式；2．掌握超前校正装置的模拟电路原理图及其传递函数的形式；3．掌握串联超前校正装置对系统性能的影响，观察和分析加入校正装置前后系统动态特性的变化；4．学习使用MATLAB绘制伯德图，掌握Bode函数的使用格式；5．掌握使用频率特性法设计典型串联超前环节。6．学会利用伯德图分析系统的性能,总结加入超前校正装置系统改善的特点；二、实验内容已知控制系统的动态结构图如下所示

2、，其中，，，，反馈通道传递函数。采用串联超前校正时，试求：（1）当系统开环增益时，画出系统校正之前和校正之后的阶跃响应曲线和伯德图，并分别从曲线上求出系统校正前、后的超调量、调节时间、幅值裕量和相角裕量，幅值穿越频率和相角穿越频率；（2）分析加入校正装置之前和加入校正装置之后系统的动态性能。G1(s)H(s)RCBEG2(s)G3(s)图4－1校正前系统的结构图G1(s)H(s)RCBEGc(s)G2(s)G3(s)图4－2校正后系统的结构图8三、实验方法和步骤1．进入MATLAB/Simulink仿真环境，建立图4

3、-1、4-2所示的系统仿真模型；2．利用MATLAB下tf()函数、feedback()函数和step()函数，画出系统在加入校正装置前、后的阶跃响应曲线；3．观察得到的阶跃响应曲线，分别求出系统校正前、后的超调量、调节时间；4．利用MATLAB下Bode()函数，画出系统的伯德图，在曲线上求得幅值裕量和相角裕量，幅值穿越频率和相角穿越频率；5．根据系统在校正前后得到的实验数据，分析系统校正前、后的动态特性变化情况。有关MATLAB编程语句如下：88苏州市职业大学实训报告K=10;%%%%系统开环增益t=0:0.5:

4、100;%%%%%系统校正前的传递函数num=K;%开环传递函数的分子den=conv([1,0],conv([1,1],[0.1,1]));%开环传递函数的分母s(s+1)(0.1s+1)G=tf(num,den);%开环传递函数sys=feedback(G,1);%闭环传递函数ystep=step(sys,t);%%%校正前系统的单位阶跃响应曲线%%%%%系统校正后的传递函数num=K*[0.6,1];%开环传递函数的分子den=conv([1,0],conv([1,1],[0.01,0.2,1]));%开环传递

5、函数的分母s(s+1)(0.1s+1)(0.1s+1)Gj=tf(num,den);%开环传递函数sysj=feedback(Gj,1);%闭环传递函数yjstep=step(sysj,t);%%%校正后系统的单位阶跃响应曲线%%%%%%%%%%画出系统校正前后的阶跃响应曲线figure(1)subplot(2,1,1)plot(t,ystep)%校正前阶跃响应曲线；xlabel('系统校正前的单位阶跃响应曲线')subplot(2,1,2)plot(t,yjstep)%校正后阶跃响应曲线xlabel('系统校正后的

6、单位阶跃响应曲线')figure(2)bode(G)%系统校正前的Bode图grid[Gm,Pm,Wcg,Wcp]=margin(G)%%%%%利用margin命令返回幅值裕量Gm，相角裕量Pm，幅值穿越频率Wcg和相角穿越频率Wcp;xlabel('系统校正前的伯德图G(s)=K/[s(s+1)(0.1s+1)]')%%%%%%%%%%%%%%%%figure(3)bode(Gj)%系统校正后的Bode图grid[Gmj,Pmj,Wcgj,Wcpj]=margin(Gj)%%%%%利用margin命令返回幅值裕量G

7、mj，相角裕量Pmj，幅值穿越频率Wcgj和相角穿越频率Wcpj;xlabel('系统校正后的伯德图G(s)={[K*(0.6s+1)]/[s(s+1)(0.1s+1)(0.1s+1)]}')figure(5)subplot(2,1,1)8苏州市职业大学实训报告nyquist(G)%%%%%%%系统校正前的Nyquistxlabel('系统校正前的奈奎斯特图')subplot(2,1,2)nyquist(Gj)%%%%%%%系统校正后的Nyquistxlabel('系统校正后的奈奎斯特图')8苏州市职业大学实训报告8

8、苏州市职业大学实训报告8苏州市职业大学实训报告8苏州市职业大学实训报告五，实验报告第___页共___页指导教师签名_________________8