湖南工业大学控制系统计算机仿真实验指导书renew

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1、《控制系统计算机仿真》实验指导书目录实验一时变或非线性微分方程求解实验二控制系统的模型及其转换实验三控制系统的时域、频域和根轨迹分析实验四动态仿真集成环境-Simulink实验五直流电机自动调速系统控制器设计实验二控制系统的模型及其转换—、实验目的1、掌握建立控制系统模型的函数及方法；2、掌握控制系统模型间的转换方法及相关函数;3、熟悉控制系统模型的连接方法；4、掌握典型系统模型的生成方法。二、实验内容：1.控制系统模型1.1系统的模型为_4($+2)(¥+6s+6)5_s(s+l)皆+32+2s+5)试

2、建立系统的传递函数模型。1.2已知单输入双输出系统的零极点模型3(5+12)G(s)=4(s+5)($+3)(5+3)(s+4)(s+5)建立系统的零极点模型。1.3给定系统的状态空间表达式,£(/)=■-2.8-1.400_T1.40000-1.8-0.3-1.4-0.6Xl)十1000.60_0_w)=[ooo建立系统的状态空间模型。2.控制系统模型的转换2.1将1」的模型转换为零极点模型2.2将1.2的模型转换为状态空间模型2.3将1.3的模型转换为零极点模型1.控制系统模型的连接:已知两个系统1

3、・X]+_0_-2101=[13]兀]+“[_01■x2=<-1-3_x2+1力=[14]兀2求按串联、并联、系统2联接在反馈通道时的负反馈系统的状态方程。4、典型系统的生成:典型二阶系统H(s)=$2+2§©s+研试建立©=&纟=0・1吋的系统传递函数模型。5、连续系统的离散化:对连续系统G(s)二6(5+3)(5+1)(5+2)(5+5)在采样周期*0.1时进行离散化。三、实验报告要求:编写实验内容屮的相关程序在计算机屮运行，程序、运行结果及相关图形一并写在报告±o实验三控制系统的时域、频域和根轨迹分

4、析一、实验目的1、掌握如何使用Matlab进行系统的时域分析2、掌握如何使用Matlab进行系统的频域分析3、掌握如何使用Matlab进行系统的根轨迹分析二、实验内容：1、时域分析1・1、某系统的开环传递函数为G(s)二/+8?+36?+40520试编程求系统在单位负反馈下的阶跃响应曲线，并求最大超调量。1.2、典型二阶系统G(s)=$2+2现+砺编程求：当©=6纟分别取值为0.2、0.4、0.6、0.8、1.0、1.5、2.0时的单位阶跃响应曲线。1.3、典型二阶系统传递函数为:G($)二绘制当：^=0

5、.7,^分别取2、4、6、8、10、12时的单位阶跃响应曲线。2、根轨迹分析根据下面负反馈系统的开环传递函数，绘制系统根轨迹，并分析使系统稳定的K值范围。G(s)H(s)二s(s+l)(s+3)3、频域分析典型二阶系统传递函数为:G(s)=©$2+2现+砺3.1绘制当：f=0・7,Q”取2、4、6、8、10、12时的伯徳图3.2绘制当：©=6,§分别取0.2、0.4、0.6、0.8、1.0、1.5、2.0时的伯德图。三、实验报告要求：编写实验内容中的相关程序在计算机中运行，程序、运行结果及相关图形一并写在

6、报告U!一、实验目的1、熟悉Simulink模块库屮常用标准模块的功能及其应用；2、掌握利用Simulink在用户窗口中建立控制系统仿真模型的方法;3、掌握模块参数和仿真参数的设置以及建立子系统的方法。二、实验内容1.用Simulink对以下系统进行仿真2w(r),t>30血(f),t<30其中u(t)为系统输入，y(t)为系统输出，仿真当输入为正弦信号时，输出的信号的波形,仿真时间OvtvIOO。1.在滑艇的运行过程中，滑艇主要受到如下作用力的控制：滑艇自身的牵引力F,滑艇受到的水的阻力/o其中水的阻力

7、f=u2-u,氏为滑艇的运动速度。由运动学的相关定理可知，整个滑艇系统的动力学方程为:u=-[F-(u2-u)]m其屮，m为滑艇的质量。假设滑艇的质量为1000kg,建立此系统的Simulink模型并进行分析。1.输入教材中P219中例题6-2并作仿真。实验报告要求:编写实验内容中的相关算法，算式，编制程序在计算机中运行，程序、运行结果及和关图形一并写在报告上。实验五直流电机控制器设计已知直流电动机传递函数是G(s)=40/(sJ+A*S+B),其中A和B分别是你自己学号的最末两位数和次末两位数。试设计电

8、动机控制器，使闭环系统满足以下性能指标。•Risetimeoflessthan0.5second•Steady-stateerroroflessthan5%•Overshootoflessthan10%•Gainmargingreaterthan20dB•Phasemargingreaterthan40degrees